автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического и технического обеспечения при транспортировке грубых кормов

004618133

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ГРУБЫХ КОРМОВ

Специальность: 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 3 ДЕК 2010

Новосибирск - 2010

004618183

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный аграрный университет» на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Блынский Юрий Николаевич (ФГОУ ВПО НГАУ)

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Докин Борис Дмитриевич (ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии)

доктор технических наук, профессор Беляев Владимир Иванович (ФГОУ ВПО АГАУ)

доктор технических наук, доцент Ловчиков Александр Петрович (ФГОУ ВПО ЧГАА)

Ведущая организация - ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии)

Защита состоится 21 декабря 2010 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук в зале заседаний Ученого совета ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, главный корпус.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по адресу 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, р.п. Краснообск-1, а/я 460 ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии;

телефон, факс (383)348-12-09;

e-mail: sibime@ngs.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии.

Автореферат опубликован на сайте ВАК http://vak.ed.gov.ru - 20 сентября 2010 г., на сайте ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии www.sibime-rashn.ru - 18 ноября 2010 г.

Автореферат разослан 18 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

B.C. Нестяк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства с целью удовлетворения потребности населения в продуктах питания, в соответствии с доктриной продовольственной безопасности РФ, невозможно без создания кормовой базы для животноводства.

В климатических условиях Западной Сибири, где стойловый период содержания скота бывает весьма продолжительным, а грубые корма во время стойлового периода в кормовом балансе составляют 6080%, проблема заготовки и сохранения кормов высокого качества имеет исключительное значение. Одним из основных ингредиентов в кормовом рационе этого периода является сено, объемы заготовки которого в Сибири составляют 4,5-5 млн т.

При скармливании высококачественного сена потребность животных в кормовых единицах удовлетворяется на 40-50%, в переваримом протеине - на 35-45%, более чем наполовину - в минеральных веществах и практически полностью - в каротине. Особенно велико значение сена в рационах телят и сухостойных высокопродуктивных коров в зимне-весенний период. Однако в ходе заготовки кормов часто допускаются большие потери растительного сырья и содержащихся в них питательных веществ и витаминов. Ввиду несовершенства технологий заготовки, транспортировки и хранения кормов потери питательных веществ по сравнению с исходным сырьем нередко достигают в сене 50% и более. Снижение до минимума этих потерь является одной из главных составных частей решения проблемы увеличения производства кормового белка.

Создание прочной кормовой базы означает не только увеличение производства и повышение качества кормов, но и применение прогрессивных технологий и рациональных комплексов машин, позволяющих свести к минимуму количественные и качественные потери выращенных кормовых культур. Новые для нашей страны условия рыночной экономики вместе с необходимостью снижения себестоимости и повышения качества продукции заставляют каждое хозяйство считаться с серьезным экономическим риском принятия неверных решений при выборе стратегии технического переоснащения. При существующем разнообразии технических средств, широких возможностях в приобретении зарубежных технологий особенно важной становится задача выбора наиболее эффективных и практически приемлемых технологий из тех, что применяются традиционно, рекомендуются новыми научными исследованиями, либо предлагаются экспсртно.

Поэтому, проблема совершенствования технологий и технических средств для заготовки и транспортирования кормов, направленных на снижение потерь питательных веществ, уменьшение энергетических, материальных и трудовых затрат, актуальна и имеет большое народнохозяйственное значение.

Цель исследования - повышение эффективности технологического и технического обеспечения при транспортировке грубых кормов за счет снижения затрат энергии, труда и денежных средств.

Объект исследования - технологический процесс транспортировки при уборке грубых кормов, а также применяемые для этих целей технические средства.

Предмет исследования- закономерности характеризующие функционирование подсистем и машин в технологических транспортных системах перевозки грубых кормов.

Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлось использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение уборочно-транспортного процесса с учетом взаимосвязей системных параметров. В аналитических исследованиях использованы методы математического анализа, теории вероятностей, линейного и динамического программирования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях и путем моделирования на ЭВМ. Анализ и обработка полученного экспериментального материала исследований осуществлялось с помощью методов математической статистики.

Научная новизна заключается в разработке положений, реализующих принципы системного анализа при построешш технологических транспортных систем на заготовке грубых кормов. Выявлены закономерности влияния состава, структуры и параметров технических средств на показатели функционирования, на основе чего предложены новые варианты технологического построения транспортных систем кормозаготовительного процесса. Предложена методика выбора рационального варианта сбора грубого корма при условии минимизации грузооборота материала и машин. Определены основные технологические, конструктивные и режимные параметры технических средств для сбора и транспортировки грубых кормов при различных условиях эксплуатации. Новизна технических решений подтверждена 13 авторскими свидетельствами и 8 патентами на изобретения.

Практическая значимость работы. Разработаны и проверены новые технологические схемы транспортирования и технические решения, позволяющие более эффективно реалгоовывать различные варианты построения транспортных систем на заготовке грубых кормов. Внедрены рекомендации производству и разработаны прикладные про-■ граммы для проведения инженерных и технологических расчетов, а также научных исследований по формированию транспортных систем на заготовке грубых кормов. Результаты исследований используются в учебном процессе аграрных ВУЗов Сибирского федерального округа при подготовке инженеров по специальности механизация сельского хозяйства.

Реализация результатов исследований. Исследования, составившие основу диссертационной работы, выполнялись согласно научно-техническим программам 0.51.11 - 01.06.Д1А «Разработать и про-

верить технологические процессы транспортировки грузов при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур» и 0.51.12.06 «Разработать и внедрить перспективные системы машинных технологических процессов и технических средств для завершения комплексной механизации растениеводства и животноводства», НИР НГАУ (1991 - 2009 гг.).

Результаты исследований приняты к внедрению НТС АПК Новосибирской и Томской областей, внедрены в ряде хозяйств, научно-техническом центре по тракторным прицепам (г. Орск), ГКБ по тракторным и автомобильным прицепам (г. Балашов), ГСКБ по комплексам машин для двухфазной уборки зерновых, риса, семенников трав и других культур и стационарного обмолота (г. Таганрог). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах ЭМТП Новосибирского, Омского и Алтайского государственных аграрных университетов, Томского и Кемеровского сельскохозяйственных институтов.

На защиту выносятся:

-методика построения технологических транспортных систем и определения конструктивно-режимных параметров технических средств для транспортирования грубого корма;

-методика моделирования транспортных систем и технологических параметров технических средств в различных условиях эксплуатации машин;

- методика организации рационального сбора грубого корма при выполнении транспортных операций;

-схемы технологического построения транспортных систем и технические средства для их реализации на заготовке грубого корма;

- зависимости между технологическими, конструктивными параметрами технических средств, определяющими рациональное функционирование технологических транспортных систем;

- принципиальные компоновочные схемы агрегатов для выполнения основных и вспомогательных операции транспортного процесса на заготовке грубых кормов.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Новосибирского ГАУ (1991-2009 гг.), международных научно-практических конференциях Института механизации НГАУ и Гум-больдтского университета (г. Берлин) (1995, 1997, 1998, 2004, 2006 гг.), международной научно-практической конференции «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке», НТС ГКБ но тракторным и автомобильным прицепам (г. Балашов), НТС ГСКБ по комплексам машин для двухфазной уборки зерновых, риса, семенников трав и других культур и стационарного обмолота (г. Таганрог), НТС научно-технического центра по тракторным прицепам (г. Орск), НТС завода «Сибсельмаш», НТС АПК Томской области, НТС АПК Новосибирской области (2007,2009 тт.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 50 печатных работ, в числе которых рекомендации, монография, 13 авторских свидетельств и 8 патентов на изобретения. Общий объем опубликованных работ - 37,3 п.л. (в т.ч. лично автора 23,9 п.л.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы из 237 наименований, в том числе 32 на иностранном языке, и приложений. Работа изложена на 259 страницах машинописного текста и включает 16 таблиц, 104 рисунка и 6 приложений с материалами результатов исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введешш обоснована актуальность темы, дана общая характеристика направления исследований, изложены научные положения и результаты работы, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и перспективы совершенствования технологических схем и технических средств для сбора и транспортирования грубого корма» дан анализ и систематизированы технологические схемы сбора и транспортировки грубых кормов, применяемые в нашей стране и за рубежом. Приведено описание наиболее типичных технических средств, характеризующих направления и тенденции совершенствования кормозаготовительного процесса. Обобщены результаты исследований в области проектирования технологических процессов в сельскохозяйственном производстве.

Необходимость развития инженерных методов проектирования и оперативного управления механизированными технологическими процессами в сельскохозяйственном производстве впервые обосновали академики ВАСХНИЛ В.А. Желиговский, И.Ф. Василенко.

Дальнейшее развитие теория и методы построения механизированных процессов получили в трудах JI.E. Агеева, Х.Г. Барама, Ю.Н. Блын-ского, А.И. Бурьянова, Г.В. Веденяпина, В.И. Виноградова, A.C. Гальперина, В.А. Гобермана, Ф.С. Завалишина, В.А. Зязева, В.Д. Игнатова, А.Ю. Измайлова, С.А. Иофинова, Ю.К. Киртбая, И.Т. Коврикова, В.И. Котелян-ца, Н.В. Краснощекова, A.M. Крикова, В.А. Кубышева, В.В. Лазовского, С.Г. Плохова, И.П. Терских, Р.Ш. Хабатова, Г.Е. Чепурина и др.

Разработке проблем построения уборочных, транспортных и других процессов в сельском хозяйстве посвятили свои труды В.И. Беляев, Д.М. Воронин, Б.Д. Докин, Н.Е. Евтюшенков, A.A. Зангиев, К.Г. Коганов, А.Ф. Кондратов, Э.И. Липкович, А.П. Ловчиков, Н.И. Овчинникова, В.И. Особов, М.Г. Пенкин, A.B. Пискарев, В.Т. Сергованцев, А.Н. Скороходов, С.Д. Сметнев, В.Д. Саклаков, В.Р. Торопов и др.

Эффективность уборочно-транепортных систем во многом зависит от уровня развития транспорта и форм его использования. Развитие

проблем создания и эффективности эксплуатации транспортных средств отражено в трудах A.C. Антошкевича, Е.М. Багир-Заде, И.М. Головных, М.И. Горячкина, Л.И. Гунера, М.С. Каплановича, В.А. Кар-даша, Ю.А. Конкина, Л.Ф. Кормакова, Г.Г. Косачева, Ю.Я. Маренича, В.И. Миркитанова, Н.И. Пасечного, К.В. Рыбакова, А.И. Федотова, Б.Г. Ходасевича, В.А. Эма и др.

Однако при всей значимости проведенных исследований некоторые важные аспекты рассматриваемой проблемы разработаны недостаточно. В проведенных исследованиях закономерности изменения показателей использования машин рассмотрены применительно к крупным хозяйствам, часто усреднены и ориентированы на решение общего подхода, не учитывают многообразие условий эксплуатации, кроме того, выполненные исследования недостаточно систематизированы.

Недостаточно изучена эффективность индивидуального подхода, учитывающего неодинаковое влияние условий эксплуатации на выбор системы и варианта организации уборочно-транспортных работ при решении задач оперативного планирования кормозаготовительного процесса.

Недостаточно исследованы вопросы рационального сбора и перемещения партий материала и распределения функций машин комплекса. Требуют уточнения вопросы обоснования конструктивных и технологических параметров технических средств рассматриваемых уборочно-транспортных систем.

Сущность научной п р о б л е м ы заключается в необходимости получения информации и углубления знаний о закономерностях организации и построения уборочно-транспортных систем при наиболее полном учете неодинакового влияния условий эксплуатации, расширении функциональных возможностей агрегатов и определении сравнительной эффективности методов построения технологического взаимодействия машин, обеспечивающих устранение противоречия между фактическим состоянием дел и возросшими возможностями современных товаропроизводителей при заготовке грубых кормов. Решение этой проблемы позволит сократить до минимально допустимого уровня возможные потери материальных ресурсов при выборе новой или совершенствовании типовой технологии, снизить энергозатраты, увеличить производительность сборочных и транспортных машин и повысить качество механизированных работ.

Рабочей гипотезой, при решении сформулированной проблемы, является предположение о том, что снизить затраты энергии, труда и денежных средств при высоком качестве механизированных работ можно на основе развития элементно-структурных связей системы и путем раскрытия основных закономерностей, определяющих функционирование машин рассматриваемого процесса при более полном учете неодинакового влияния условий эксплуатации.

На основании поставленной цели в работе сформулированы и решались следующие задачи:

1. Выявить основные закономерности, определяющие эффективность функционирования технологических транспортных систем на заготовке грубых кормов в зависимости от конструктивно-технологических параметров машин и условий эксплуатации.

2. Разработать алгоритм и методику построения транспортного процесса на заготовке грубых кормов для моделирования транспортных операций с учетом различных производственных ситуаций.

3. Определить эксплуатационно-технологические показатели работы технических средств и устройств при функционировании разработанных технологических транспортных систем.

4. Оценить эффективность основных результатов исследований.

Во второй главе «Методология анализа и синтеза технологических схем уборочно-транспортных систем на заготовке грубых кормов» с позиций системного анализа рассмотрены методические подходы к анализу и синтезу технологических схем, выбран способ моделирова-Ш1я и конкретизированы параметры имитационной модели уборочно-транспортной системы (рис.1).

Взаимосвязанное изучение состава и структуры, а также свойств уборочно-транспортной системы выполнено на основе системного анализа (СА). В инженерной практике применяются две разновидности метода: функциональный (ФА) и морфологический анализ (МА).

При функциональном анализе изучали взаимосвязь параметров системы и среды, устанавливали соответствие состава и структуры каждого варианта построения системы параметрам среды Рс(0. Более детально характеризовали функционально-технический (ФТА) и функционально-экономический аспекты (ФЭА).

Проведенный морфологический анализ позволил установить состав, структуру, а также изучить все множество возможных вариантов построения системы, полученных в результате комбинирования компонентов (элементно (ЭСА) и комбинаторно-структурные аспекты (КСА)).

Следующим этапом провели системно-структурное моделирование (ССМ). На этом этапе устанавливали объем функционального и морфологического описания системы, который достаточен для последующего регулирования многообразия вариантов её реализации. Средствами динамического или численного моделирования отбирали рациональные варианты построения системы.

Моделирование использовали для выявления закономерностей построения и протекания процесса под воздействием непрерывно меняющихся параметров среды и для оказания регулирующего воздействия на модель и на объекты системы при приведении этого многообразия к оптимальному уровню.

Рис. 1. Структурная схема уборочно-транспортной системы

Для комплексной оценки технико-экономических показателей функционирования системы разработано оригинальное программное обеспечение.

В третьей главе «Теоретические основы обоснования совершенствования уборочно-транспортных систем на заготовке грубых кормов» рассматриваемые уборочно-транспортные системы представлены как системно повторяющаяся последовательная очередность тишгчных операций вида:

РМ-Сп-Нм, (1)

где РМ - операция - характеристика пространственного положения материала; Сп - операция обработки и перемещения материала; Нм -операция изменения характеристик материала.

Тогда целевая функция материального баланса уборочно-транс-портной системы будет иметь вид:

^(^-¿^-¿^-¿^-►тах, (2)

¡=1 ¡=\ к= 1 где 5 - количество заготовленного корма; 50 — биологический урожай; 5/ - потери при выполнении операций РМ; Sj - потери при выполнении операций Сп; - потери при выполнении операций Нм; щ, п2, щ - количество операций.

Функцию минимизации энергозатрат на выполнение операций уборочно-транспортной системы запишем в виде:

"1 "2 "3

А = (3)

>=1 У=1 к=1

где А/ - энергозатраты на выполнение операций РМ; А] - энергозатраты на выполнение операций Сп; Ак - энергозатраты на выполнение операций Нм.

На основе ССМ для управления уборочно-транспортной системой (УТС) сформированы две подсистемы: I - полевая подготовка корма и П - транспортирование корма, системно-структурное представление которых показано на рис. 2.

Методология

Управление процессом

База данных

> Расстил

„нашивание

Ворошение

Валкообразование

Плющение

Сбор

1-ПОЛЕВАЯ ПОДГОТОВКА КОРМА

Пакетирова-

Разброс пакетов

Погрузка

Сволакивание

| Г*] Ряд [ | Блоки"]—1

Транспортировка

Прямые перевозки

3

Оборотные перевозки

Г

Складирование

П - ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ КОРМА

Рис.2. Блок-схема управления подсистемамиуборочно-транспортной системы на заготовке грубых кормов

При реализации блок-схемы (см. рис.2), наибольшая эффективность выполнения работ каждой из подсистем УТС достигается при минимизации выражения:

Э„7=^Э, + Р

/=1

-> тт , (4)

где — приведенные затраты на выполнение операций подсистемы I с учетом биологических потерь урожая; Э" - приведенные затраты на выполнение операций подсистемы П УТС с учетом затрат на непроизводительные пробеги транспортных средств; Т\ Р] - по тери урожая и затраты на непроизводительные пробега транспортных средств в денежном выражении.

Целевая функция определения затрат на выполнение 1-й операции подсистемы I УТС имеет вид:

Э; = 1ГГ%(С\ + Е) + 52(с2+Е)+/+1р]->тт, (5) где IV,- — часовая производительность агрегата, т/ч; 8Ь & - отношение балансовой стоимости и годовой загрузки тягача и агрегатируемой сельхозмашины соответственно; сх, с2 - коэффициенты отчислений тягача и сельхозмашины в долях единицы; Е - коэффициент эффективности инвестиционных вложений; /- часовая ставка оператора, руб/ч; / - часовой расход топлива, кг/ч; р - комплексная цена топлива, руб/кг.

Известно, что величина биологических потерь Р в основном зависит от продолжительности полевой сушки травяного валка ¡с и оценивается в зависимости от потерь наиболее неустойчивого элемента питательных веществ - каротина, характеризующего качество заготавливаемого корма:

Р = /(Пд,Лф,Ъ,и,Б,Ц), (6)

где Пд - предельно допустимый уровень содержания каротина в корме, мг/кг с.в.; Пф - фактический уровень содержания каротина, мг/кг с.в.; и — урожайность заготавливаемого корма, т/га; 5 - площадь участка, га; Ц- средневзвешенная цена реализации корма, руб/т.

Многообразие комбинаций реальных погодных условий предопределяет необходимость разработки вычислительной модели, с помощью которой можно эффективно управлять процессом полевой подготовки заготавливаемого корма.

Аналитическая модель изменения влажности валка ф(х,уД) во времени получена исходя из:

1 д2ю д2<р дг(р

с2 д1 дх ду р(0А0 = а, ф(1,0,0 = Ь, <р(0,и) = с.

0(1,1,0 = à, Ф(х,^,0) = cpW).

где f, a, b, ç - заданные достаточно гладкие функции, переменные х, у, t принимают все значения из области определения решения DxD,

Решение задачи (10) найдено с помощью метода конечных разностей: <Pal = Ч>Ь + И( <PLi + vLi + (g)

где /л-т/h2, - значение влажности в момент времени (j + \)At в точке (k/N, UN).

Результаты моделирования показали, что наиболее интенсивно (до 30 %) сушится спиралеобразный валок, имеющий пространственную легко вентилируемую структуру и наименьшую площадь контакта с почвой.

Формирование такого валка по предложенному нами способу осуществляется в валкообразующей камере цилиндрического типа и сопровождается вращением барабана радиусом R с угловой скоростью со и линейным перемещением материальных точек со скоростью V, при этом длина элементарного участка винтовой линии равна: (3/)2 = (Sx)2+(Sy)2+(3z)2, ídx - -R cos cotdt

причем -j су = cùR sin cotdt (9)

[dz = Vdt

Исходя из (9), спиралеобразный валок шириной В, без межвитко-вого зазора будет сформирован при условии:

Д. = 2nRV(V2 + mR2)-0-5 (10)

Выражение (10) устанавливает взаимосвязь между шириной валка, угловой скоростью вращения и радиусом валкообразующего органа для формировашм спиралеобразного валка и скоростью перемещения уборочной машины.

Целевая функция определения затрат на выполнение у'-й операции подсистемы П УТС с учетом энергетических затрат на непроизводительные пробеги примет вид:

= {ccNneWs){ \ + ^Т,Г\Ат +

/=1 м

¡=i L í=i '=1

при:

Wi=(aNnerlM!rl5)(\ + Yjirl/A^ i=i

¿¿ъ+Е), д2=52(с2+Е) и Л1: = Ап+аЬ+а1, где А„, - энергозатраты, связанные с обработкой убираемого материала, кДж; А'I - энергозатраты на выполнение операции без учета непроизводительных пробегов; А° у - энергозатраты на непроизводительные пробеги сборочных средств; а - степень загрузки двигателя; А"е - номинальная мощность двигателя, кВт; т].,л ц5 - коэффициенты, учитывающие потери мощности в трансмиссии и на буксование; /и - коэффициент сопротивления качению; Оа - масса агрегата, кН; /, - пробег агрегата при выполнении /-го элемента операции, м; - непроизводительный пробег агрегата при выполнении 1-го элемента операции, м; Т-, - время /-го простоя агрегата, приходящегося на час чистой работы.

Пробеги агрегатов при выполнении /-го элемента операции вычислялись с помощью полученных аналитических зависимостей или моделированием изучаемого процесса на компьютере. Одновременно вырабатывались рекомендации по составу и структуре рабочей группы и правила взаимодействия уборочных и транспортных средств, обеспечивающие снижение энергозатрат на непроизводительные пробеги. В общем виде возможно следующее представление стратегий сбора пакетов (рис. 3) (термин «пакет» объединяет значения слов рулон, копна, тюк и т.п.).

Рис. 3. Стратегии сбора и транспортировки пакетированного урожая

Для прямоугольного участка поля при случайном распределении собранного в пакеты урожая из-за колебания урожайности убираемого материала по длине гона рассмотрены варианты вывоза в соответствии с рис. 4.

Величина среднего расстояния перевозки при сборе распределенных по полю пакетов в угол участка (рис.4а) равна:

^ = В/3+0,ПШ1п(0+Ь)/Н+0,Ш[1п(0+Н)/Ц / Л, (11) где О = (Н2+Ь2)0,5, Я - отношение длины участка (I) к его ширине (Я), т.е. Л = ИН.

Рис. 4. Варианты размещения пунктов сбора пакетированного урожая

При этом энергозатраты на грузооборот материала и машин при сборе по одному пакету равны:

4 = Щ(20а+Сп)/тпп +(2пп -1 )ЬпОа/„ +2ОпппК (12) где масса пакета кН; И - высота подъема пакета при погрузке, м; Ьп - длина поворота агрегата, м; п„ - количество пакетов; — обобщенные коэффициенты сопротивления перекатыванию движителей на прямолинейном участке и повороте соответственно.

Характер изменения величины среднего пробега сборочного средства для рассматриваемых случаев показан на рис. 5.

На основании полученных зависимостей, сформулировали требования, с учетом условий сбора материала и размеров участка, к местам организации пунктов накопления урожая для достижения наименьшего грузооборота материала и машин.

а б

Рас. 5. Изменение среднего расстояния до распределенных по полю пакетов при сборе на угол - а и к середине стороны (1/2) участка - б

Реализация упорядоченного способа распределения пакетов на поле в виде ряда достигается за счет использования прессовального агрегата с накопителем пакетов. Наиболее рациональные, с технологической точки зрения, варианты размещения пакетов на поле, при различном соотношении Ь/1 и разной емкости накопителя (т), показаны на рис. 6.

пгт

Л

V

т т т

1 1

т 1

т т т

{ 1

т т г

1

р8

□8

т т т

1 {

т т т

т 1

Х2Е

т=1, ¡=1, Ы=2

т=1, ¡=0,5, Ы-З

т=1Л=1, т=2, ¡=0,5, т=1, ¡=0,5 т=2, ¡=1, Ь/1=4 1ЛЫ Ы=5 Ы=5

Рис. 6. Рациональные варианты размещения пакетов

Для предложенных вариантов размещения пакетов энергозатраты на грузооборот определяются по выражению:

А7 =104/иЬ(1 + 1,21„/£ )+Оп(Ъ,5 + Ъ,5т + \,Жп1 Ь)\ В, (13)

где Ь„ — длина поворота агрегата, м; ; - доля от общего количества пакетов, перемещаемых при повороте агрегата; В — рабочая ширина захвата жатки, сформировавшей валок, м; I - длина пути сборочного агрегата за время формирования пакета, м.

В четвертой главе «Моделирование технологических схем сбора и транспортирования пакетированного грубого корма» обосновываются пути интенсификации процесса в системах с последовательным сбором материала и прямоточной схемой транспортирования, а также многостадийный сбор и комбинированные схемы использования транспортных агрегатов (см. рис.3).

При моделировании последовательного варианта сбора пакетированного урожая исследовали влияние Ь/Н- показателя соотношения сторон участка на суммарный пробег, энергозатраты, расход топлива и время сбора. На рис. 7а приведены зависимости изменения показателей для самозагружающегося транспортного агрегата с трактором класса 14 кН.

Анализ показывает, что наибольшее снижение пробега, энергозатрат и расхода топлива достигается при Ь/Н = 2. Время сбора (время чистой работы) практически не изменяется из-за малого диапазона возможного варьирования скоростным режимом тягача (средняя скорость движения составила 7,18 км/ч).

Грузовместимость транспортных средств существенно влияет на показатели технологической транспортной системы. Результаты моделирования последовательного варианта сбора пакетированного урожая самонагружающимися транспортными средствами различной грузовместимости при значении показателя Ь/Н = 2 представлены на рис. 16. Анализ зависимостей показывает, что транспортные средства грузовме-

стимостью до 4 пакетов значительно уступают по эксплуатационным показателям более вместительным транспортным агрегатам. Увеличение грузовместимости от 6 до 20 пакетов позволяет снизить суммарный пробег в 2,1 раза, при этом величина снижения энергозатрат в рассматриваемом диапазоне составляет 12,8%, расхода топлива 10,1%. Чистое время сбора уменьшилось на 11%.

250

200

150

100

50

4

N

300

250

200

я

I 150

и

ё 100

50

-—-1

~ м

0,5 1 1,5 2 2,5 3 "пробег сум., км —энегозатршы сум., кДж ""расход топлива сум., кг —время сбора, ч

"пробег сум., км "энергозатраты сум., кДж •расход топлива сум., кг ■время сбора, ч ■пробег, км ■энергозатраты, кДж ■расход топлива, кг

б

Рис. 7. Изменение показателей при последовательном сборе: а—в зависимости от соотношения длин сторон прямоугольного участка; б — при использовании самозагружающихся транспортных средств и с использованием погрузчика (сум.)

По критерию энергозатрат лучший показатель у ТС-8, которое имеет наиболее высокий показатель соотношения массы груза к массе транспортного средства, по этой же причине, из-за более низкого значения показателя, возросли энергозатраты при сборе ТС-12.

Расчеты показали, что характер изменения показателей технологической транспортной системы при последовательном варианте сбора пакетированного урожая самонагружающимися транспортными средствами не изменяется при варьировании массой пакета, площадью участка, урожайностью.

В случае применения не самонагружающихся транспортных средств используют специализированные самоходные погрузочные средства, которые перемещаются вместе с транспортным средством от пакета к пакету и осуществляют их погрузку. На рис. 7б приведены также суммарные значения показателей процесса. Относительное увеличение энергозатрат в зависимости от вида используемого транспортного средства составляет от 4,6 до 17,8%, доля пробега изменяется от 6 до 55,8%. Значительно увеличивается расход топлива - от 48,9 до 90,6%.

При многостадийном сборе операции по формированию партий материала, погрузка и транспортирование к месту хранения выполняются, как правило, не единовременно и различными по назначению транспортными средствами. На первом этапе — сбор в ряды или блоки -целесообразно применять самонагружающпеся транспортные средства малой вместимости до 4 пакетов.

На втором этапе необходимо применять большегрузные транспортные средства. Это позволяет сократить время погрузки за счет более производительной работы погрузочных средств и снизить пробеги большегрузных транспортных средств во избежание негативного воздействия движителей тяжелых машин на почву.

1 2 3 4 5 6

Число рядов

■сум. пробег при Ь/Н=0,5 ■ сум. пробег при Ь/Н=1 • сум. пробег при Ь/Н=1,5 ■сум. пробег при ЫК=2 сум. пробег при I,/11=2,5 сум. пробег при Ь/Н=3

3 4 Число рядов

■♦—пробег 1

энергозатраты расход топлива 2 время 2 ст.

-пробег 2 •расход топлива -время 1 ст.

Рис. 8. — а) Изменение суммарного пробега от числа сформированных рядов для полей с различным соотношением длин сторон при сборе на 1-й стадии агрегатом МТЗ-80+ТС-1 и к середине правого края поля агрегатом МТЗ-80+ТС-6 на 2-й стадии б) Изменение показателей от числа сформированных рядов для поля с Ь/Н=2 при сборе на 1-й стадии агрегатом МТЗ-80+ТС-1 и к середине правого края поля агрегатом МТЗ-80+ТС-6 на 2-й стадии

При рядном способе сбора и транспортирования урожая формирование рядов осуществляется специальным транспортным средством или уборочным агрегатом при выгрузке сформированных пакетов на одной линии. Число рядов и количество одновременно выгружаемых пакетов варьируется исходя из условий работы, характер изменения показателей в этом случае представлен на рис.8.

В пятой главе «Экспериментальные исследования технологических транспортных систем и технических средств на заготовке грубых кормов» приведена программа исследований предусматривающая уточнение и выявление теоретических закономерностей функционирования технологических транспортных систем; определение основных статистических характеристик работы машин; проведение производственной проверки функционирования разработанных технических средств и выборочную проверку технологических транспортных систем; проверку адекватности разработанных моделей реальным процессам; уточнение основных параметров технических средств, создаваемых для реализации предлагаемого построения технологических транспортных систем.

На основе системно-структурного моделирования схематично представлены существующие и получены новые варианты построения технологических транспортных систем (рис.10, 11), реализация которых возможна как на основе использования типовых транспортных средств, так и оригинальных (рис. 9), разработанных в ходе исследования. Технико-эксплуатационные показатели оригинальных транспортных средств, полученые в результате экспериментальных исследований, представлены в табл. 1.

ТС -1 ТС -2

ТС-3

ТС-РП

Рис.9. Компоновочные схемы разработанных транспортных средств

Таблица 1

Технико-эксплуатационные показатели транспортных средств

Показатель Значение показателя

ТС-РП ТС-1 ТС-2 ТС-3 ТС-4

Грузоподъемность, т 1,5 2,8-3,6 4,0-5,2 3,2-4,2 7,0

Объем кузова, м3 - 70 100 50-80 -

Время погрузки, мин 1,5(рул.) 7,8 11,1 10,6 9,8

Время разгрузки, мин 0,58 1,1 1,6 1,6 5,7

Среднетехническая ско-

рость, км/ч 14,8 14,0 22,5 14,0 28,2

Часовая производитель- 4,34

ность, т/ч (0,5км) 3,24 4,52 13,5 7,0

Масса, т 0,4 4,5 6,5 4,5 4,2

Предложенные варианты построения технологических транспортных систем, предусматривают использование средств механизации основных и вспомогательных транспортных операций: автоматических сцепок СЦ-ПР к уборочным машинам для агрегатирования и механизированной замены прицепов (а.с. №1551262, пат. РФ №2034426); тяго-во-сцепные устройства тягача с функцией механизированной прицепки-отцепки прицепов ТСУ (а.с. №1442433) и соединения гидромагистралей (пат. РФ №2088426). Технико-эксплуатационные показатели этих устройств, полученые в результате экспериментальных исследований, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Технико-эксплуатационные показатели разработанных автосцепных устройств

Показатель Значение показателя, мин

Ах. № 1442433 А.с. № 1551262 Пат. РФ №2034426 Пат. РФ №2088426

Время прицепки прицепа 0,65 1,1 1,0 0,5

Время соединения магистралей 0,67 - - 0,02

Время отцепки прицепа 0,08 0,05 0,05 0,35

Время разъединения гидромагистралей 0,5 - - 0,02

Время перевода прицепа к основному сцепному узлу - 0,1 0,2 -

Время перевода приемного сцепного узла в исходное положение - 0,08 0,15 -

Трудоемкость установки 15 30 30 15

Сравнительная экспериментальная проверка вариантов оргашпации уборочно-транспортных систем с полевой уборочной машиной МПУ-150 и тракторно-транспортными агрегатами МТЗ-80 + ПТС-80, без (серийный) и с использованием средств механизации основных и вспомога-

тельных операций показала (табл. 3), что в предложенном варианте обеспечивается: повышение производительности полевой уборочной машины на 4 т/ч, а тракторов-тягачей на 0,3 т/ч; увеличивается время работы на 15%; сокращается время непроизводительных простоев при замене технологических емкостей на 17,5% от сменного времени.

Таблица 3

Результаты хронометражных наблюдений за работой уборочного и транспортных агрегатов

Элементы затрат Серийный Предложенный

времени смены вариант вариант

Полевая уборочная машина

Время работы, % 60 75

Время простоя, % 7,0 8,7

Время простоя на замену прицепов, % 30,0 12,5

Время поворотов, % 3,0 3,8

Часовая наработка, т/ч 16,2 20,2

Тракторы-тягачи

Время движения, % 70,6 74,9

Время разгрузки, % 12,8 13,3

Время отцепки-прицепки прицепа, % 8,3 4,4

Время простоя, % 8,3 7,4

Часовая наработка на один тягач, т/ч 4,5 4,8

Уборочные и транспортные машины совершают пространственное перемещение в пределах поля по заданной траектории, либо хаотично в зависимости от распределения убираемого урожая по поверхности движения - подвергнутому механической обработке слою почвы. Мобильные средства для сбора и транспортирования урожая имеют ходовые аппараты, которые не приспособлены для такой поверхности движения, что приводит к нарушению структуры верхнего слоя почвы, переуплотнению нижних ее слоев.

Если свести к минимуму пробеги мобильных машин по полю, тогда меньшая площадь поля будет подвергнута воздействию движителей, и тем выше будет экологический эффект.

Для количественной оценки воздействия на почву движителей технологических и транспортных машин предложен коэффициент технологического воздействия Ку, который представляет отношение площади 5,„ подвергнутой воздействию движителей агрегатов, к общей площади поля Бп , т.е.:

Ку = Бм / , (14)

где Бм - совокупная площадь поля, подвергнутая воздействию движителей транспортных средств, м2; - общая площадь поля, м2.

Анализ зависимости (14) показывает, что величина коэффициента технологического воздействия может принимать значения 0< Ку <1. При проектировании уборочно-транспортных систем необходимо строить

стратегии сбора таким образом, чтобы величина коэффициента Ку принимала наименьшие значения.

Исследовали изменение величины суммарного коэффициента Ку в зависимости от варианта сбора пакетированного урожая. Для анализа выбраны наиболее рациональные составы существующих и предложенных агрегатов.

Преимущество, получешгое в сопоставимых условиях от использования предложенных агрегатов в сравнении с традиционными транспортными агрегатами, отражено в табл. 4.

Таблица 4

Эффективность снижения экологической нагрузки на почву

Вариант сбора Существующая технология Предложенная технология Снижение воздействия, %

Последовательный сбор 0,150 0,112 0,038 25,3

С формированием рядов 0,193 0,177 0,016 8,3

С формированием блоков. 0,266 0,142 0,165 0,124 0,101 46,6 37,9

При использовании разработанных нами специализированных транспортных средств ТС-РП-4 и ТС-РП-8 в варианте сбора с предварительным формированием блоков достигается наибольший эффект, т.е. обеспечивается существенное уменьшение площади, подверженной воздействию колесных движителей транспортных средств на почву.

Заготовка и транспортирование рассыпного грубого корма осуществляется по технологическим схемам, представленным на рис. 10.

Для сравнительной оценки эффективности применения рассматриваемых вариантов взаимодействия машин выбраны наиболее рациональные комбинации использования машин в каждой технологической схеме. Расчеты выполнены с помощью компьютерных программ, разработанных в ходе исследований. Анализ проводили для условного хозяйства с объемом заготовки 700 т и расстоянием перевозки 4, 7 и 10 км. Результаты приведены на рис. 12.

Анализ показал, что сбор и транспортирование рассыпного грубого корма целесообразно осуществлять в рассматриваемом диапазоне расстояний при применении сборочного средства с параметрами ПК-1,6А по схеме 1об вариант в. Снижение удельных приведенных затрат по сравнению с базовым вариантом обеспечивается на уровне 17,9-35,2 %. Получено также, что наиболее рациональны варианты сбора и транспортировки по схеме № 5об, варианты в, г, и схеме №6о5, варианты г и е. В этих схемах применяется полевая уборочная машина МПУ-150, снабженная прицепной автоматической сцепкой. При этом механизированы и другие вспомогательные транспортные операции, что позволяет расширить функциональные возможности используемых машин. Повышение эффективности достигается за счет увеличения производительно-

сти транспортных агрегатов и снижения взаимообусловленных простоев погрузочных и транспортных средств.

Рис. 10. Схемы сбора и транспортировки рассыпного грубого корма

Технологические схемы сбора и транспортирования прессовашю-го грубого корма, традиционные и разработанные нами, представлены на рис. 11. При анализе схем сбора и транспортирования прессованного корма за базовый вариант принята схема №7щ,а и схема №9П[)л, соответственно: для случайного распределения пакетов по полю и с укладкой их в ряды.

Рис. 11. Схемы сбора и транспортировки прессованного грубого корма

Установлено, что технологические схемы, в которых используются специализированные транспортные средства, при прямых перевозках превосходят по эффективности все другие варианты (рис. 13).

Оборотные перевозки эффективнее, чем прямые, хотя более сложны организационно и требуют дополнительного технического обеспечения.

Наиболее применима в рассматриваемых условиях схема сбора и перевозки пакетированного корма при использовании прессовального агрегата с расширенными функциональными возможностями (схема № 14о6 вариант б). Формирование рядов с помощью прицепного накопителя пакетов в комбинации с оборотными перевозками обеспечивает повышение производительности погрузочных и транспортных средств,

Сх 6 об г)

Сх 5 об в,г)

Сх 4 об в)

Сх 1 пр в)

Сх 2 пр г)

—О— перевозки на 7 км

О перевозки на 4 км

о перевозки Сх 3 пр в) на 10 км

Сх 1 об в)

Сх 2 об г)

Рис. 12. Затраты на сбор и транспортировку рассыпного грубого корма при различных расстояниях перевозки

Сх 7пр б)

150

Сх14обб)у>^> Чь^СхЭпрб)

Сх 12об б)

Сх 8об б)

"перевозки на 7 км

•перевозки на 4 км

—иг- перевозки на СхЮпрд) Юкм

х11прб)

Сх 15пр д)' 4Сх 13пр б)

Рис. 13. Затраты на сбор и транспортировку прессованного грубого корма при различных расстояниях перевозки

позволяет существенно (в 2,6-2,8 раза) снизить затраты денежных средств. Кроме того, при оборотных перевозках снижается потребность в тракторах-тягачах, например, в схеме №140б вариант б требуется на 1 тягач меньше (в сравнении с прямыми перевозками) при перевозках на 4 км и на 2 тягача меньше при перевозках на 7-10 км. Снижение затрат труда при этом составляет от 19,1 до 26,2%.

В шестой главе «Экономическая эффективность технологического и технического обеспечения при транспортировке грубых кормов» дано обоснование экономической эффективности от внедрения предложенных технических средств и вариантов технологических схем транспортирования кормов.

В рассматриваемых вариантах сбора и транспортировки рассыпного грубого корма используются разработанные нами транспортные средства ТС-1, ТС-2 и ТС-3 (рис.9). Кроме этого, применяются средства механизации вспомогательных транспортных операций: автоматическая сцепка (СЦ-ПР), тягово-сцепное устройство (ТСУ). Результаты экономических расчетов, подтверждающие целесообразность применения этих устройств, приведены в табл. 5.

Таблица 5

Показатели экономической эффективности разработанных средств

Показатель СЦ-ПР ТС-1 ТС-2 ТС-3 ТСУ

Увеличение производительности, % 7,7 9,57 29,1 92,15 4,11

Снижение приведенных затрат, руб/т 119,8 108,38 231,95 141,71 6,62

Годовой экономический эффект на одно средство, тыс. руб. 43,38 70,23 209,257 382,617 1,207

Основные экономические показатели по рациональным схемам сбора и перевозки пакетированного корма при среднем расстоянии перевозки 7 км сведены в табл. 6.

Таблица 6

Годовой экономический эффект по вариантам технологий

Показатель Рациональные схемы перевозок

№1„б вариант в №50б вариант в №60б вариант в №14^ вариант б

Удельные затраты, руб/т 66,04 . 41,93 42,77 59,60

Удельные капиталовложения, руб/т 4664,28 3988,57 4854,28 4972.85

Затраты труда, чел,- ч/т 0,441 0,214 0,364 0,470

Годовой экономический эффект, тыс. руб. 472,592 584,068 462,281 353,766

Годовой экономический эффект определен исходя из выражения: Эг - [(С! + ЕК\) - (С2 + ЕКг)] Аг, (15)

где С12 - удельные текущие затраты по сравниваемым вариантам, руб/т; КХ2 - удельные инвестиционные вложения по сравниваемым вариантам, руб/т; Е - коэффициент эффективности инвестиционных вложений; Аг - годовой объем производства грубых кормов, т.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для эффективного функционирования технологических транспортных систем на заготовке грубых кормов необходимо: комплексно оценивать полевую подготовку корма и транспортные операции, рационально размещать пункты технологического накопления заготавливаемого корма с целью сокращения непроизводительных пробегов транспортных машин; совершенствовать компоновочных схемы агрегатов с целью расширения их функциональных возможностей; совершен-

ствовать технологическое взаимодействие машин подсистем уборочно-транспортной системы.

2. Установлено, что при последовательном варианте сбора пакетированного урожая самозагружающимися транспортными средствами увеличение грузовместимости от 6 до 20 пакетов позволяет снизить суммарный пробег в 2,1 раза, при этом величина снижения энергозатрат составляет 12,8%, расхода топлива 10,1%. Рациональная грузовместимость транспортного средства составляет 8 пакетов.

3. Обосновано, что при сборе и транспортировании пакетированного корма с формированием рядов следует разбивать убираемое поле на участки, у которых соотношение Ь/Н = 3, при этом количество сформированных рядов должно быть равно 3. В других случаях рациональное количество рядов определяют с помощью полученных зависимостей. Рациональная вместимость транспортного средства, формирующего ряды, должна составлять не более 4 пакетов, при этом его функциональные возможности должны обеспечивать работу без увеличения циклового пробега при погрузке.

4. Определено, что рациональную грузовместимость транспортного средства, осуществляющего формирование блоков, целесообразно принимать равной от 4 до 6 пакетов и кратной грузовместимости транспортных средств, перевозящих урожай на второй стадии. Количество пакетов в блоке также должно быть равно или кратно грузовместимости магистрального транспортного средства, осуществляющего транспортирование пакетов к месту хранения. Рациональная грузовместимость магистрального транспортного средства, осуществляющего транспортирование пакетов из блоков к месту хранения, должна составлять от 24 до 30 пакетов.

5. Использование прицепного накопителя к прессовальному агрегату обеспечивает возможность реализации упорядоченного способа сбора с формированием рядов. Минимизация количества рядов на поле за счет изменения емкости накопителя не всегда обеспечивает необходимый результат. При соотношении Ь/13 от 1 до 4 увеличение емкости накопителя до 2 и более пакетов не приводит к снижению числа получаемых рядов. При Д_/13—5 рациональная емкость накопителя составляет, два пакета, при Ь/13=6 минимальное количество рядов равно трем независимо от вместимости прицепного накопителя. Анализ показывает, что увеличение вместимости прицепного накопителя приводит к росту грузооборота агрегата от 6,2 до 28,9 %. Расширение функциональных возможностей прессовального агрегата позволяет повысить эффективность сборочно-транспортного процесса, в комбинации с оборотными перевозками обеспечивается снижете: в 2,6-2,8 раза затрат денежных средств; затрат труда на 19,1-26,2%; потребно-

сти в тракторах-тягачах, на малом плече до 7 км на 1 единицу, на плече перевозок до 10 км на 2 единицы.

6. Экспериментально установлено, что предложенные средства механизации вспомогательных транспортных операций технологических транспортных систем обеспечивают без затрат ручного труда механизированное: присоединение порожней технологической емкости к уборочной машине (0,65 мин) и отцепку груженой; соединение двух и более прицепов в поезд (формирование поездов); прицепку поезда к транспортному тягачу (0,5 мин) и стыковку их гидромагистралей (0,02 мин). Предложено автоматическое сцепное устройство для трактора-тягача, работающего по схеме оборотных перевозок, которое обеспечивает прицепку и отцепку прицепов (технологических емкостей) без затрат ручного труда за 1,4 и 0,58 мин соответственно.

7. Определено, что за счет расширения функциональных возможностей агрегатов при механизации и автоматизации выполнения основных и вспомогательных транспортных операций уборочно-транспорт-ной системы на заготовке грубых кормов производительность повышается на 11-38%. Комплекс сцепных устройств к полевой уборочной машине МПУ-150 обеспечивает механизированную замену технологических емкостей без остановки агрегата, что позволяет сократить время замены прицепа более чем в 3 раза, повысить производительность машины на 7,0-7,7% (за счет сокращения на 17,5% сменного времени непроизводительных простоев при замене технологических емкостей), при этом производительность транспортных агрегатов увеличивается на 6,7%.

8. Рациональная грузовместимость самозагружающегося низкорамного транспортного средства, предложенной компоновочной схемы, при расстояниях перевозки до 10 км должна составлять 8 рулонов. Транспортные агрегаты рациональной грузовместимости при прямых перевозках до 10 км превосходят по эффективности в 1,5-2 раза другие агрегаты, затраты труда при этом снижаются в 2-2,1 раза.

9. Количественную оценку воздействия на почву движителей технологических и транспортных машин целесообразно оценивать коэффициентом технологического воздействия Ку. Наибольший эффект достигается при сборе с формированием блоков специализированными транспортными средствами ТС-РП-4 и ТС-РП-8, при этом Ку снижается на 37,9-46,6 %.

10. Обоснованы компоновочные схемы большегрузных (вместимостью от 50 до 100 м3) транспортных средств: ТС-1 - разгружающегося без опрокидывания платформы; ТС-2 - транспортного средства с откидными боковыми емкостями; ТС-3 - транспортного средства с кузог вом переменного объема. Транспортные средства имеют функцию уплотнения материала, что позволяет увеличить грузовместимость на 2530%. Разработанные транспортные средства в предложенных вариантах

сбора и транспортировки рассыпного корма в диапазоне расстояния перевозки 4-10 км за счет расширения функциональных возможностей позволяют увеличить, в сравнении с аналогом, производительность транспортных агрегатов на 9,57 % (ТС-1), 29,1 % (ТС-2) и 92,15 % (ТС-3), при этом удельные приведенные затраты снижаются на 108,38; 231,95; 141,71 руб/т соответственно.

11. В результате сравнительной оценки эффективности разработанных технологических решений и технических средств установлено, что они позволяют снизить потери продукции, повысить до 38% производительность технологических транспортных систем, получить за счет снижения эксплуатационных затрат годовой экономический эффект для Западной Сибири более 180 млн рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

Авторские свидетельства

1. A.c. 1183411. Устройство для запирания и отпирания откидного борта кузова самосвала / Ю.Н. Блынский, В.Д. Игнатов, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь. - Опубл. в Б.И. №37, 1985.

2. A.c. №1206140. Транспортное средство для перевозки легковесных сельскохозяйственных грузов I Ю.Н. Блынский, Ю.А.Гуськов, П.В. Атаманицын, В.И.Миркитанов, С.А.Голубь, А.В.Гранкин. - Опубл. в Б.И. №3, 1986.

3. A.c. № 1271774. Транспортное средство для перегрузки контейнеров / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, П. В. Атаманицын, В.И. Миркитанов. - Опубл. в Б.И. №43, 1986.

4. A.c. № 1321615. Транспортное средство для перевозки легковесных сельскохозяйственных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов, С.Д. Сметнев. - Опубл. в Б.И. № 25,1987.

5. A.c. № 1335140. Сельскохозяйственный уборочный агрегат / Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь, С.А. Гуськов. - Опубл. в Б.И. № 33, 1987.

6. A.c. № 1341075. Транспортное средство для перевозки легковесных сельскохозяйственных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов. - Опубл. в Б.И. № 36, 1987.

7. A.c. № 1342751 .Тягово-сцепное устройство / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов. - Опубл. в Б.И. № 37, 1987.

8. A.c. № 1368205. Кузов транспортного средства для перевозки легковесных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов. - Опубл. в Б.И. № 3, 1988.

9. A.c. № 1379155. Транспортное средство для перевозки легковесных сельскохозяйственных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов. - Опубл. в Б.И. № 9, 1988.

Ю.А.с. № 1399192. Самосвальное транспортное средство для перевозки и перегрузки сельскохозяйственных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.И. Миркитанов, С.Д. Сметнев. -Опубл. в Б.И. №20,1988.

11.А.С. № 1442433. Автоматическое сцепное устройство транспортного поезда / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь. - Опубл. в Б.И. №45,1988.

12. А.с. № 1533909. Транспортное средство для перевозки легковесных сельскохозяйственных грузов / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С.А. Голубь, В.Д. Игнатов, С.И. Хрусталев. - Опубл. в Б.И. № 1, 1990.

13. А.с. №1551262. Автоматическая сцепка для присоединения прицепов к полевой уборочной машине / Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь, Ю.Н. Ярмашев, Ю.А. Гуськов. - Опубл. в Б.И. № 11,1990.

Патенты на изобретение

1. Пат. № 2010477 Российская Федерация, МПК А 01 В 59/04. Автоматическая сцепка для присоединения прицепов к полевой уборочной машине / Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь, Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Ярмашев, А.Ф. Самойленко, В.А. Скрипников; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т,- №5028902; заявл. 11.07.1991; опубл. 15.04. 1994, Бюл. № 7,- 8 с.

2. Пат. №2034426 Российская Федерация, МПК А 01 В 59/04. Автоматическая сцепка для присоединения прицепов к полевой уборочной машине / С.А. Голубь, Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, А.Ф. Самойленко; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. унт,- № 5067282; заявл. 29.06.1992; опубл. 10.05. 1995, Бюл. № 13,- 8 с.

3. Пат. № 2040143 Российская Федерация, МПК А 01 D 34/00, 91/04. Способ уборки стеблевых культур и устройство для его осуществления / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т,- №. 5050090; заявл. 29.06.1992; опубл. 27.07. 1995, Бюл. № 21,- 5 с.

4. Пат. № 2047287 Российская Федерация, МПК МПК А 01 D 90/00. Транспортное средство для погрузки, перевозки и разгрузки рулонов / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь, Ю.Г. Панасенко, В.И. Ма-ттоха; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т. -№93041391; заявл. 18.08.1993; опубл. 10.11. 1995, Бюл. №31.-5 с.

5. Пат. № 2088426 Российская Федерация, МПК МПК В 60 D 1/64. Сцепное устройство тягача и прицепа с механизмом автоматического соединения их гидросистем / С.А. Голубь, Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, И.В. Тихонкин; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т,- № 95117806; заявл. 18.10.1995; опубл. 27.08. 1997, Бюл. №24,-5 с.

6. Пат. № 2108022 Российская Федерация, МПК МПК А 01 Б 90/00. Транспортное средство для погрузки, перевозки и разгрузки рулонов / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь, И.В. Тихонкин; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т.- № 96104474; заявл. 06.03.1996; опубл. 10.04.1998, Бюл. № 10,- 5 с.

7. Пат. № 2176442 Российская Федерация, МПК А 01 Б 91/04. Способ уборки зерновых культур / Ю.А. Гуськов, А.В. Шинделов, И.В. Тихонкин, Е.М. Марущенко; заявитель и патентообладатель Новосибирский гос. аграр. ун-т,- № 2000114325; заявл. 05.06.2000; опубл. 10.12. 2001, Бюл. №34,-5 с.

8. Пат. 2175927 Российская Федерация, МПК В 62 Б 53/04. Автопоезд / Г.М. Ковальков, Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, С,А. Голубь, Р.Н. Не-устроев; заявитель и патентообладатель Ин-т механизации сел. хоз-ва Новосибирского гос. аграр. ун-та,- №2000103826; заявл. 15.02.2000; опубл. 20.11.2001, Бюл. №32,-4 с.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Гуськов Ю.А. Исследование стратегий сбора и транспортирования прессованного корма // Сибирский вестник с.-х. науки,- 2006,- № 4,-С. 106-111.

2. Гуськов Ю.А. Снижение экологической нагрузки на почву при выполнении сборочно-транспортных операций // Сибирский вестник с.-х. науки,- 2009,- № 4,- С. 80-83.

3. Гуськов Ю.А. Сравнительные испытания тракторных транспортных агрегатов для перевозки стогов / Ю.А. Гуськов, А.В. Ромашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 2009.- № 2,- С. 4.

4. Гуськов Ю.А. Стабилизация технологической системы заготовки грубых кормов Н Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 2009,- № 2,- С. 35-37.

5. Гуськов Ю.А. Обоснование параметров валкообразователя для формирования травяного валка легковентилируемой структуры // Сибирский вестник с.-х. науки,- 2010,- № 3,- С. 83-88.

6. Гуськов Ю.А. Аналитический метод вычисления пробегов транспортных средств при заготовке кормов // Сибирский вестник с.-х. науки,- 2010.- № 4,- С. 82-87.

7. Гуськов Ю.А. Технология транспортирования грубого корма с использованием резервных технологических емкостей / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский // Сибирский вестник с.-х. науки.- 2010.- № 4,- С. 88-92.

8. Гуськов Ю.А. Обоснование условий эффективного функционирования уборочно-транспортной системы на заготовке грубого корма // Вестник НГАУ,- 2010.- № 2.- С. 79-82.

Публикации в других изданиях

1. Гуськов Ю.А. Грузооборот прессовального агрегата с накопителем рулонов // Механизация процессов в растениеводстве и кормопроизводстве: материалы междунар. науч. конф. (Новосибирск, 18-20 июня 1996 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т. СибИМЭ СО РАСХН. Гум-больд. ун-т, с.-х. фак. (г. Берлин).- Новосибирск, 1997,- С. 17-20.

2. Гуськов Ю.А. Определение среднего пробега транспортного средства при сборе пакетированного биологического материала / Ю.А. Гуськов, О.В. Мамонов // Там же.- С. 21-25.

3. Блынский Ю.Н. Быстро высушить и эффективно убрать. Технология заготовки сена / Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов, И.В. Тихонкин // Новое сельское хозяйство.- 1998. - №2,- С. 52-56.

4. Гуськов Ю.А. Логистический подход при формировании процедур технологии сбора пакетированного урожая / Ю.А. Гуськов, Ю.И. Атаманов // Механизация процессов в растениеводстве и кормопроизводстве: материалы междунар. науч. конф. (Новосибирск, 3-5 июня 1998 г.)/ Новосиб. гос. аграр. ун-т. СибИМЭ СО РАСХН. Гумбольд. ун-т, с.-х. фак. (г.Берлин).- Новосибирск, 1998,- Ч.1.- С. 29-32.

5. Гуськов Ю.А. Моделирование времени сушки травяного валка различной конфигурации // Там же,- С. 33-37.

6. Гуськов Ю.А. Рациональные технологии сбора и транспортирования прессованного в рулоны сена / Ю.А. Гуськов, И.В. Тихонкин // Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке: материалы междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 20-23 июля 1999 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние,- Новосибирск, 1999,-Ч. 3,- С. 36-38.

7. Гуськов Ю.А. Пути снижения переуплотнения почвы при выполнении сборочно-транспортных работ / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский // Механизация сельскохозяйственного производства в начале XXI в.: материалы междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 18-19 апреля 2001г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер, ин-т,- Новосибирск, 2001,-С. 13-18.

8. Гуськов Ю.А. Определение параметров валкообразующего органа для формирования спиралеобразного валка // Там же. - С. 54-57.

9. Гуськов Ю.А. Технологические схемы и средства механизации для сбора и транспортировки рулонов сена: рекомендации / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский, И.В. Тихонкин, С.А. Голубь; Новосиб. гос. аграр. ун-т.- Новосибирск, 2003. - 23 с.

10. Гуськов Ю.А. Исследование технологической схемы последовательного сбора и транспортирования рулонов растительной массы // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: материалы междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 22-23

апреля 2003 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т.- Новосибирск, 2003. - С. '18-21.

П.Тихонкин И.В. Технологические схемы сбора и транспортировки рулонов растительной массы / И.В. Тихонкин, Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов // Там же. - С. 97-103.

12. Тихонкин И.В. Специализированные транспортные средства в технологиях сбора и транспортировки прессованной в рулоны растительной массы / И.В. Тихонкин, Ю.Н. Блынский, Ю.А. Гуськов // Агроинженерная наука - итоги и перспективы: материалы между-нар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 18-19 ноября 2004 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т,- Новосибирск, 2004,- Ч.2.- С. 347-352.

13. Гуськов Ю.А. Пути интенсификации транспортного обслуживания на заготовке пакетированных кормов // Там же.- Ч.2.- С. 239-242.

14. Гуськов Ю.А. Определение энергозатрат при рядном способе сбора прессованного в рулоны корма // Современные и перспективные технологии в АПК Сибири: материалы междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 8-9 июня 2006 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т. -Новосибирск, 2006. - С. 42-44.

15. Тихонкин И.В. Возможности применения сенсорной техники при заготовке кормов в условиях Западной Сибири / И.В. Тихонкин, Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский // Там же. - С. 44-47.

16. Гуськов Ю.А. Применение механизированного сцепного устройства для полевой уборочной машины: рекомендации / Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2006.- 10 с.

17. Гуськов Ю.А. Рациональные технологические схемы и технические средства для сбора и транспортировки грубых кормов: монография / Новосиб. гос. аграр. ун-т,- Новосибирск, 2006.- 150 с.

18. Гуськов Ю.А. Средства механизации и технологические схемы сбора и перевозки прессованного корма: рекомендации / Новосиб. гос. аграр. уп-т. - Новосибирск, 2007.- 40 с.

19. Гуськов Ю.А. Технологические схемы и транспортные средства для перевозки рассыпного сена: рекомендации / Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2007. - 24 с.

20. Гуськов Ю.А. Тягово-стыковочное устройство для механизированного соединения гидросистем тягача и прицепа: рекомендации / Ю.А. Гуськов, Ю.Н. Блынский, С.А. Голубь; Новосиб. гос. аграр. ун-т,- Новосибирск, 2009.- 10 с.

21. Гуськов Ю.А. Информационное обеспечение транспортного обслуживания на заготовке кормов // Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Ч. 2: материалы 4-й междунар. науч.-практ. конф. «АГРОИНФО-2009» (Новосибирск, 14-15 октября 2009 г.)/ Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. отд-ние. Сиб. физ.-техн. ин-т аграр. проблем,- Новосибирск, 2009.- С. 227-232.

Подписано к печати 1 июля 2010 г. Формат 60 х 841/16 Объем 1,5 уч.-изд. л. Изд. №74 Заказ №34 Тираж 130 экз.

Отпечатано в мини-типографии Инженерного института НГАУ 690039, г. Новосибирск, ул. Никитина, 147

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ 10 ГРУБОГО КОРМА.

1.1. Технологические схемы и технические средства для сбора и транспортирования рассыпного грубого корма.

1.2. Технологические схемы и технические средства для сбора и транспортирования прессованного в тюки и рулоны грубого корма.

1.3. Основные технологические параметры естественной сушки трав и способы формирования травяных валков

1.4Г. Проблемная ситуация, обоснование направления и задачи исследования

2. МЕТОДОЛОГИЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ НА ЗАГОТОВКЕ ГРУБЫХ КОРМОВ.

2.1. Методические подходы к анализу и синтезу технологических схем уборочно-транспортного процесса

2.2. Выбор способа моделирования транспортного обеспечения кормозаготовительного процесса.

2.3. Конкретизация параметров имитационной модели уборочно-транспортного процесса на заготовке кормов

2.3.1. Характеристика некоторых элементов имитационной модели.

2.3.2. Законы функционирования элементов

2.3.3. Соотношения связи между отдельными элементами модели.

2.3.4. Стратегии сбора пакетированного корма.

2.4. Программная реализация имитационной модели

2.5. Методические положения по ведению исследований с использованием имитационной модели.

2.6. Выводы по главе

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБОСНОВАНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

НА ЗАГОТОВКЕ ГРУБЫХ КОРМОВ.

3.1. Методология решения научной проблемы.

3.2. Экономико-математическая модель вычисления затрат на выполнение операций уборочно-транспортной системы (УТС).

3.3. Обоснование рациональных параметров подсистемы полевой подготовки материала.

3.3.1. Определение времени полевой сушки травы при валковой технологии сбора.

3.3.2. Аналитическая модель прогнозирования времени сушки-травяного валка

3.4. Аналитический метод вычисления пробегов сборочно-транс-портных средств при стохастическом распределении пакетов.

3.5. Определение энергозатрат технологического процесса сбора и транспортирования пакетированного урожая.

3.6. Определение пробегов транспортных средств при рядном способе сбора пакетов корма.

3.6.1. Грузооборот прессовального агрегата с накопителем пакетов.

3.6.2. Определение энергозатрат при сборе ряда пакетов в блок.

3.7. Выводы по главе.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СБОРА И

ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПАКЕТИРОВАННОГО ГРУБОГО КОРМА.

4.1. Исследование технологических схем последовательного сбора и транспортирования пакетированного корма.

4.2. Исследование технологической схемы сбора и транспортирования пакетированного корма с формированием рядов.

4.3. Исследование технологической схемы сбора и транспортирования пакетированного корма с формированием блоков.

4.4. Выводы по главе.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА ЗАГОТОВКЕ ГРУБЫХ КОРМОВ.

5.1. Программа и методические положения экспериментальных исследований

5.2. Статистические характеристики сборочных и транспортных агрегатов.

5.3. Адекватность машинной модели функционирования технологической транспортной системы на заготовке грубых кормов.

5.4. Разработка технических средств для транспортного обеспечения кормозаготовительных работ и их эксплуатационно-технологическая, оценка.

5.5. Пути снижение экологической нагрузки на почву при выполнении сборочно-транспортных операций.

5.6. Анализ рациональных вариантов сборочно-транспортного процесса на заготовке грубых кормов.

5.7. Экспериментальные исследования валка легковентилируемой структуры.

5.6. Выводы по главе.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ГРУБЫХ КОРМОВ

6.1. Экономическая эффективность способа полевой подготовки травяного валка.

6.2. Экономическая эффективность разработанных технических средств для обеспечения технологических транспортных систем

6.3. Итоговые показатели рациональных схем сбора и транспортировки грубого корма.

6.4. Выводы по главе.

Повышение; эффективности: сельскохозяйственного производства с целью полного ^удовлетворения потребностей населения в продуктах питания^ а промышленности в сырье невозможно без создания кормовой базы для животноводства.

В климатических условиях Западной Сибири, где стойловый период содержания скота бывает весьма продолжительным, а корма стойлового периода в общем кормовом балансе составляют 60-80%, проблема качественного и количественного сохранения кормов- имеет исключительное значение. Одним из основных ингредиентов в кормовом рационе этого периода является сено, объемы заготовки которого составляют 4,5-5 млн.,тонн.

При скармливании высококачественного сена можно удовлетворить потребность животных в кормовых единицах на 40-50%, в переваримом протеине - на 35-45%, более чем наполовину - в минеральных веществах и практически полностью в каротине. Особенно велико значение сена в рационах телят и; сухостойных высокопродуктивных коров в зимне-весенний период. Однако в процессе заготовки кормов часто допускаются большие потери растительного сырья, корма и содержащихся в них питательных веществ и витаминов. Ввиду несовершенства технологий заготовки, сбора, транспортировки и хранения кормов потери питательных веществ по сравнению с исходным сырьем нередко достигают в сене 50 % и более. Снижение до минимума этих потерь является одной из, главных составных частей решения! проблемы увеличения производства кормового белка, имеющей огромное значение в удовлетворении растущей потребности населения в продуктах животного происхождения.

Создание прочной кормовой базы означает не только увеличение производства и повышение качества кормов, но и применение прогрессивных технологий и рациональных комплексов машин, позволяющих свести к минимуму количественные и качественные потери выращенного растительного сырья и полученного корма. Новые для нашей страны условия, рыночной экономики, вместе с необходимостью снижения себестоимости и повышения' качества продукции, заставляют каждое хозяйство^ считаться с серьезным экономическим риском принятия неверных решений. При существующих разнообразии технических средств, отсутствии ориентированного подхода на выбор только отечественной техники и широких возможностях в приобретении зарубежных технологий особенно важной становится задача выбора наиболее эффективных и практически приемлемых технологий из тех, что применяются традиционно, рекомендуются новыми научными исследованиями либо предлагаются экспертно.

Таким образом проблема совершенствования технологий и технических средств для заготовки, сбора и транспортирования кормов, направленных на снижение потерь питательных веществ, уменьшение необходимых энергетических, материальных и трудовых затрат — актуальна и имеет большое народнохозяйственное значение.

Цель исследования — повышение эффективности технологического и технического обеспечения при транспортировке грубых кормов за счет снижения затрат энергии, труда и денежных средств.

Объект исследования — технологический процесс транспортировки при уборке грубых кормов, а также применяемые для этих целей технические средства.

Предмет исследования — закономерности характеризующие функционирование подсистем и машин в технологических транспортных системах перевозки грубых кормов.

Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлось использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение уборочно-транспортного процесса с учетом взаимосвязей системных параметров. В аналитических исследованиях использованы методы математического анализа, теории вероятностей, линейного и динамического программирования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях и путем моделирования на ЭВМ. Анализ и обработка полученного экспериментального материала исследований осуществлялось с помощью методов математической статистики.

Научная новизна заключается в разработке положений, реализующих принципы системного анализа при построении технологических транспортных систем на заготовке грубых кормов. Выявлены закономерности влияния состава, структуры и параметров технических средств на показатели функционирования, на основе чего предложены новые варианты технологического построения транспортных систем кормозаготовительного процесса. Предложена методика выбора рационального варианта сбора грубого корма при условии минимизации грузооборота материала и машин. Определены основные технологические, конструктивные и режимные параметры технических средств для сбора и транспортировки грубых кормов при различных условиях эксплуатации. Новизна технических решений подтверждена 13 авторскими свидетельствами и 8 патентами на изобретения.

Практическая значимость работы. Разработаны и проверены новые технологические схемы транспортирования и технические решения, позволяющие более эффективно реализовывать различные варианты построения транспортных систем на заготовке грубых кормов. Внедрены рекомендации производству и разработаны прикладные программы для проведения инженерных и технологических расчетов, а также научных исследований по формированию транспортных систем на заготовке грубых кормов. Результаты исследований используются в учебном процессе аграрных ВУЗов Сибирского федерального округа при подготовке инженеров по специальности механизация сельского хозяйства.

Реализация результатов исследований. Исследования, составившие основу диссертационной работы, выполнялись согласно научно-техническим программам 0.51.11 - 01.06.Д1А «Разработать и проверить технологические процессы транспортировки грузов при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур» и 0.51.12.06 «Разработать и внедрить перспективные системы машинных технологических процессов и технических средств для завершения комплексной механизации растениеводства и животноводства», НИР НГАУ (1991 - 2009 гг.).

Результаты исследований приняты к внедрению НТС АПК Новосибирской и Томской областей, внедрены в ряде хозяйств, научно-техническом центре по тракторным прицепам (г. Орск), ГКБ по тракторным и автомобильным прицепам (г. Балашов), ГСКБ по комплексам машин для двухфазной уборки зерновых, риса, семенников трав и других культур и стационарного обмолота (г. Таганрог). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах ЭМТП Новосибирского, Омского и Алтайского государственных аграрных университетов, Томского и Кемеровского сельскохозяйственных институтов.

На защиту выносятся:

- методика построения технологических транспортных систем и определения конструктивно-режимных параметров технических средств для транспортирования грубого корма;

-методика моделирования транспортных систем и технологических параметров технических средств в различных условиях эксплуатации машин;

- методика организации рационального сбора грубого корма при выполнении транспортных операций;

- схемы технологического построения транспортных систем и технические средства для их реализации на заготовке грубого корма;

- зависимости между технологическими, конструктивными параметрами технических средств, определяющими рациональное функционирование технологических транспортных систем;

- принципиальные компоновочные схемы агрегатов для выполнения основных и вспомогательных операций транспортного процесса на заготовке грубых кормов.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях

Новосибирского ГАУ (1991-2009 гг.), международных научно-практических конференциях Института механизации НГАУ и Гумбольдтскош университета (г. Берлин) (1995, 1997, 1998, 2004, 2006 гг.), международной научно-практической конференции «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке», НТС ГКБ по тракторным и автомобильным прицепам (г. Балашов), НТС ГСКБ по комплексам машин для двухфазной уборки зерновых, риса, семенников трав и других культур и стационарного обмолота (г. Таганрог), НТС научно-технического центра по тракторным прицепам (г. Орск), НТС завода «Сибсельмаш», НТС АПК Томской области, НТС АПК Новосибирской области (2007, 2009 гг.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для эффективного функционирования, технологических транспортных систем на заготовке грубых кормов необходимо: комплексно оценивать, нолевую подготовку корма иу транспортные операции», рационально размещать пункты технологического накопления заготавливаемого корма с целью сокращения непроизводительных пробегов' транспортных машин; совершенствовать компоновочных схемы агрегатов с целью расширения их функциональных возможностей; совершенствовать технологическое взаимодействие машин подсистем уборочно-транспортношсистемы.

2. Установлено; что при последовательном варианте сбора пакетированного, урожая самозагружающимися транспортными, средствами увеличение: грузовместимости от 6 до 20 пакетов: позволяет снизить суммарный пробег в 2,1 раза, при этом величина, снижения энергозатрат составляет 12,8%, расхода топлива 10,1%. Рациональная грузовместимость транспортного средства составляет 8 пакетов.

3. Обосновано, что при сборе и транспортировании пакетированного корма с формированием рядов следует разбивать убираемое поле на участки,

У которых соотношение Ь/Н — 3, при этом количество сформированных рядов должно быть равно 3. В других случаях рациональное количество рядов определяют С помощью полученных зависимостей. Рациональная вместимость транспортного средства, формирующего ряды, должна составлять не более 4 пакетов, при этом его функциональные возможности должны обеспечивать работу без увеличения циклового пробега при погрузке.

4. Определено, что рациональную грузовместимость транспортного средства, осуществляющего формирование блоков, целесообразно принимать равной от 4 до 6 пакетов и кратной грузовместимости транспортных средств, перевозящих урожай на второй стадии. Количество пакетов в блоке также должно быть равно или кратно грузовместимости магистрального транспортного средства, осуществляющего транспортирование пакетов к месту хранения. Рациональная грузовместимость магистрального транспортного средства, осуществляющего транспортирование пакетов из блоков к месту хранения, должна составлять от 24 до 30 пакетов.

5. Использование прицепного накопителя к прессовальному агрегату обеспечивает возможность реализации упорядоченного способа сбора* с формированием рядов. Минимизация количества рядов на поле за счет изменения емкости накопителя не всегда обеспечивает необходимый результат. При соотношении ЕЛ3 от 1 до 4 увеличение емкости накопителя до 2 и более пакетов не приводит к снижению числа получаемых рядов. При Ъ/13=5 рациональная емкость накопителя составляет два пакета, при Ь/13=6 минимальное количество рядов равно трем независимо от вместимости прицепного накопителя. Анализ показывает, что увеличение вместимости прицепного накопителя приводит к росту грузооборота агрегата от 6,2 до 28,9 %. Расширение функциональных возможностей прессовального агрегата позволяет повысить эффективность сборочно-транспортного процесса, в комбинации с оборотными перевозками обеспечивается снижение: в 2,6-2,8 раза затрат денежных средств; затрат труда на 19,1-26,2%; потребности в тракторах-тягачах, на малом плече до 7 км на 1 единицу, на плече перевозок до 10 км на 2 единицы.

6. Экспериментально установлено, что предложенные средства механизации вспомогательных транспортных операций технологических транспортных систем обеспечивают без затрат ручного труда механизированное: присоединение порожней технологической емкости к уборочной машине (0,65 мин) и отцепку груженой; соединение двух и более прицепов в поезд (формирование поездов); прицепку поезда к транспортному тягачу (0,5 мин) и стыковку их гидромагистралей (0,02 мин). Предложено автоматическое сцепное устройство для трактора-тягача, работающего по схеме оборотных перевозок, которое обеспечивает прицепку и отцепку г прицепов (технологических емкостей) без затрат ручного трудаза 1,4 и 0,58 мин соответственно.

7. Определено, что за счет расширения функциональных возможностей ; агрегатов при механизации и автоматизации выполнения основных и 5 вспомогательных транспортных операций уборочно-транспортной системы на заготовке грубых кормов производительность повышается на И - 38%. Комплекс сцепных устройств к полевой уборочной машине МПУ-150 обеспечивает механизированную замену технологических емкостей' без I остановки агрегата, что позволяет сократить время замены прицепа более чем в 3 раза, повысить производительность машины на 7,0-7,7% (за счет сокращения на 17,5% сменного времени непроизводительных простоев при-замене технологических емкостей), при этом производительность транспортных агрегатов увеличивается на 6,7%.

8. Рациональная грузовместимость самозагружающегося низкорамного транспортного средства, предложенной компоновочной схемы, при расстояниях перевозки до 10 км должна составлять 8 рулонов. Транспортные агрегаты рациональной грузовместимости при прямых перевозках до 10 км превосходят по эффективности в 1,5-2 раза другие агрегаты, затраты труда при этом снижаются в 2-2,1 раза.

9. Количественную оценку воздействия на почву движителей технологических и транспортных машин целесообразно оценивать коэффициентом технологического воздействия Ку. Наибольший эффект достигается при сборе с формированием блоков специализированными транспортными средствами ТС-РП-4 и ТС-РП-8, при этом Ку снижается на 37,9-46,6 %.

10. Обоснованы компоновочные схемы большегрузных (вместимостью от 50 до 100 м3) транспортных средств: ТС-1 - разгружающегося без опрокидывания платформы; ТС-2 - транспортного средства с откидными боковыми емкостями; ТС-3 - транспортного средства с кузовом переменного объема. Транспортные средства имеют функцию уплотнения материала, что позволяет увеличить грузовместимость на 25-30 %. Разработанные транспортные средства в предложенных вариантах сбора и транспортировки рассыпного корма в диапазоне расстояния перевозки 4-10 км за счет расширения функциональных возможностей позволяют увеличить, в сравнении с аналогом, производительность транспортных агрегатов на 9,57 % (ТС-1), 29,1 % (ТС-2) и 92,15 % (ТС-3), при этом удельные приведенные затраты снижаются на 108,38; 231,95; 141,71 руб/т соответственно.

И. В результате сравнительной оценки эффективности разработанных технологических решений и технических средств установлено, что они позволяют снизить потери продукции, повысить до 38% производительность технологических транспортных систем, получить за счет снижения эксплуатационных затрат годовой экономический эффект для Западной Сибири более 180 млн рублей.

184