Алгоритм управления машинно-тракторными агрегатами в технологическом процессе заготовки силоса из подвяленных трав

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._

2. При решении задачи оптимизации транспортировки кормов из трав должны учитываться технологические особенности по уборке полей и заполнению хранилищ кормами.

3. Для решения оптимизационной задачи транспортировки кормов из трав разработаны математическая модель и алгоритм, учитывающие особенности выполнения работ по транспортировке кормов из трав. Работа алгоритма апробирована на конкретном примере.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Таха, Хэмди А. Введение в исследование операций, 6-ое издание.: Пер. с англ. М.Издательский дом «Вильямс», 2001. 912 с.

2. Валге А.М. Использование систем Excel и Mathcad при поведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства (Методическое пособие)/ А.М. Валге ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. СПб., 2013. 200 с.

УДК 631.37

И.Ф. СЕРЗИН, канд. техн. наук; Э.А. ПАПУШИН, канд. техн. наук

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫМИ АГРЕГАТАМИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ЗАГОТОВКИ СИЛОСА ИЗ ПОДВЯЛЕННЫХ ТРАВ

В статье представлен алгоритм управления работой машинно-тракторных агрегатов в технологическом процессе заготовки силоса из провяленных трав. Алгоритмом предусмотрено формирование управляющего решения на основе критериев: пропускной способности кормоуборочного комбайна; величины взаимообусловленных простоев комбайна и транспортного средства; величины буксования ходовой системы тракторного или автомобильного транспорта.

Ключевые слова: алгоритм, машинно-тракторные агрегаты, заготовка силоса

I.F. SERZIN, CandSc

CONTROL ALGORITHM OF TRACTOR/IMPLEMENT SYSTEMS OPERATION IN THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF WILTED GRASS SILAGE MAKING

In the article the control algorithm of tractor/implement units in the technological process of wilted grass silage making. The algorithm provides for generation of a control decision on the basis of the following criteria: throughput of the forage harvester; values of interdependent standby time of the harvester and vehicle; the wheel slip of tractor or vehicle.

Key words: algorithm, tractor/implement unit, silage making

Из-за высоких издержек на эксплуатацию и ремонт сельхозтехники, используемой в сельском хозяйстве, важно оптимально спланировать их загрузку и отслеживать работу этой техники, предотвращая перегрузки, нецелевое использование, необоснованные простои [1-4].

С учетом этого нами разработан алгоритм, который является основой для разработки компьютерной программы управления работой сельхозтехники в растениеводстве.

Алгоритм управления представляет на контроль операций процесса критерии, которые приводят к возникновению управляющего решения:

1. Основной параметр кормоуборочного комбайна - пропускная способность qmax . Это конструктивный фактор, который связывает геометрические параметры собственно комбайна и мощностные показатели агрегатируемого с ним трактора. Величина производительности (W^) является реализацией величины qmax;

2. Величина взаимообусловленных простоев комбайна и транспортного средства. Эксплуатационный фактор (рациональное количество агрегатов одновременно работающих в конкретных природно-производственных условиях и обеспечивающая минимум простоев определяется по первой части разработанного алгоритма управления);

3. Величина буксования ходовой системы тракторного или автомобильного транспорта и собственно трактора. Это

экологический фактор. Текущее значение величины буксования сравнивается с ограничительным значением буксования. Превышение величины буксования сверх допустимого значения приводит к увеличению мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления перекатыванию агрегата, и снижает долю эффективной мощности силовой установки трактора N6 , идущую на привод рабочих органов комбайна;

4. При обслуживании уборочного агрегата тракторным или автомобильным транспортным средством обязательно равенство их скоростей. Автомобиль не проектируется для эксплуатации в полевых условиях и первым не выдерживает конкуренции по показателю проходимости ходовой системы с тракторным транспортом, особенно в период полной загрузки кузова растительной массой.

Функционирование управляющего алгоритма на примере заготовки кормов (силоса) из подвяленных трав осуществляется следующим образом:

1 Выбирается поле, на котором начинается заготовка кормов (код поля);

2 Вводятся размеры поля: длина Lгона и ширина Нгона гона, конфигурация с целью корректировки длины гона по ширине поля;

3 Определяется текущее значение расстояния R от комбайна на поле, до хранилища через весовую;

4 Определяется время ^ол холостого прохождения мерного участка (фон - сухой чистый асфальт) трактором без орудий (длина мерного участка не менее Lхол =100 м.);

5 Отмечается время начала работы j комбайна совместно с i транспортным средством;

6 Отмечается время окончания совместной работы j комбайна совместно с i транспортным средством;

7 Отмечается время ^тъезда i транспортного средства с массой растительного материала в кузове;

8 Замеряется длина пройденного пути при совместной работе j комбайна и i транспортного средства Щ^™;

9 Определяется время загрузки кузова i транспортного средства

^загр ^отъезда ^нач •

10 Определяется рабочая скорость кормоуборочного агрегата Ус

раб агр

тграб _ ^загр _ агр ~ . ;

загр

11 Определяется масса Мкуз растительного материала в кузове транспортного средства на весовой;

12 Определяется величина Мв - массы погонного метра валка растительного материала

М = МУ

^загр

13 Определяется текущее значение кормоуборочного агрегата

пропускной способности

цт

Г раб х М

агр в

3,6

14 Определяется предельное значение величины пропускной способности 1п по выведенному "закону подобия нагрузочных режимов работы кормоуборочного комбайна"

ь

^ЧП ~ ^ЧТ х £

рп

N - N х )п х

вомП - N вомТ х х

рТ /

п )т

П х РцП уФт х ВцТ )

Л3

N

дп - х вомП х

N.

вомТ

а>Т

—— х-

у^П ВцП )

р- плотность растительного материала через приемную горловину,

3 2

кг/м ; - площадь приемной горловины, м ; аП -угловая скорость вращения барабана, с-1; Т - индекс текущего нагрузочного режима работы; п - индекс предельного нагрузочного режима работы.

15 Расчет предельного значения мощности Nвом , отбираемой от двигателя через вал отбора мощности при полной подачи топлива

при текущей и предельной нагрузке

вом 1вом вом 1вом\/ьэз ном пер.агр/

У1„  М.  2л

3,6   2

) по формуле

где пвом - к.п.д. трансмиссии ВОМ трактора, характеризующий потери эффективной мощности двигателя при ее передаче на ВОМ; z- число ножей по окружности измельчающего барабана;

2

я* - коэффициент эксплуатационной загрузки тракторного двигателя, характеризующийся резервированием части эффективной мощности на преодоление пиковых сил сопротивления (по Агееву [1] при средней вариации нагрузки 17 % =0,85);

^ном - номинальная мощность, развиваемая двигателем трактора, кВт;

не^-агр - доля эффективной мощности двигателя, затрачиваемая на перемещение агрегата по полю, кВт;

ыеприе - доля эффективной мощности двигателя, реализуемая через

ВОМ трактора на привод и работу рабочих органах кормоуборочного агрегата, кВт.

16 Замер угловой скорости вращения измельчающего барабана при предельной и текущей загрузки массой валка двигателя при полной подаче топлива

Не

Юп= Пдв /60 х

17 Замеряется диаметр измельчающего барабана Dц

18 Вычисляется величина максимального значения пропускной способности комбайна

qmax = qПx у,

где qп-предельная величина пропускной способности кормоуборочного комбайна, зависящая от конструктивных особенностей рабочих органов и мощностных возможностей силовой установки агрегата, вида и состояния убираемой кормовой культуры, кг/с;у - коэффициент, использования пропускной способности, учитывающий степень неравномерности нагрузки на рабочих органах сельскохозяйственной машины в зависимости от вариации урожайности кормовой культуры.

19 Производится замер величины угловой скорости вращения измельчающего барабана на мерном участке гона (100 м) при

установившемся движении агрегата при полной подаче топлива уст;

20 Производится статистическая обработка величины юуст для определения показателя коэффициента вариации Vм массы валка на длине гона L

21 Определяется значение коэффициента у использования пропускной способности qп по рис. 1, построенному в координатах у

и Vм

Ф

0.9

0,85

0,8

0,75

0.7

0,65

0,6

0,55

0.5

\

V

\

1

l\

0

10

20

30

40

VМв %

у вар ' 'и

Рис. 1. Влияние коэффициента вариации линейной плотности валка на коэффициент использования пропускной способности уборочной машины:

1 Р(х) = 0,95; 2 Р(х) = 0,98

22. Вычисляем показатель эффективности использования кормоуборочного агрегата

ла max

Aq= q - ат;

23. Управляющее решение формируется при условии—Aqmin.

(Щкг/с]);

24. Определение стоимости соблюдения критерия Aq за смену

С = 3,6 хАа х T х Ц

см ' 1 см ^ рынка •

;

25. Управляющее решение заключается в проверке агрегатирования:

- при qn соответствие NeH0M трактора нагрузке на рабочих органах кормоуборочной машины (pS п1);

- подбор более мощного трактора (NeH0M) по оператору 15;

- равномерность массы 1 пог. метра валка.

26 Определение времени простоя комбайна в ожидании

ож

У t f

транспортных средств в течение смены ^ комб;

27 Определение времени простоя транспортных средств в ожидании

ож

обслуживания комбайна У транс;

28 Определение цены простоя комбайна за смену при условии

[кг/с]= qT [кг/с],

Скомб — Жкомб х3,6X(Т -Уг)XЦ

прос чв ' У см / 1 комб / ^ рынка •

;

29 Определение цены простоя транспортного средства при сокращении времени смены по причине простоя

^транс _ тт/-транс X 1 *ож \ ^ тт

прос чв У см У 1 транс ' рынка •

5

30 Определение скорости холостого хода трактора на мерном участке (не менее Lхол =100 м) на сухом асфальте при максимальной подаче

Т / _ ^хол

топлива у хол -

хол

31 Определение величины буксования 8тр, % уборочного тракторного

агрегата на полевом фоне заготовки силоса (стерня силосных

культур)

V - V й д - —-р— -100%

тр V

хол •

5

32 Сравнивается величина буксования 8тр ,тракторного колесного средства на фоне стерни силосных культур со стандартом (зтст = 22

%);

33Если8тр больше стандарта принимается управляющее решение: при 8тр > 22% на данном поле останавливается процесс заготовки силоса до снижения влажности фона до Ж % = 28%.

34 Производится проверка равенства Урарб = Если Урб < У^

принимается Управляющее решение: замена автотранспортного агрегата обслуживания на тракторный транспортный агрегат.

35 Проверка обеспечения максимальной пропускной способности кормоуборочного агрегата

- И - „ ^ = 9вХ¥

3,6 3,6

36 Проверить qТ и У Жтранс от каждого кормоуборочного агрегата;

37 Проверить поддержание производительности кормоуборочного агрегата

1 к Мтр

Ж к°рм — ^ 1У±------

' ч.в. У 1

n — t W тРанс

тр tзагр = чв =3,6 х qT;

38 Если Жкм ф Ж:рнс принимается Управляющее решение: произвести перерасчет количества транспортных средств по методике

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

первой части разрабатываемого алгоритма оперативного управления. Конец работы алгоритма.

Блок - схема управляющего алгоритма приведена на рисунке 2. Алгоритм управления прошел государственную регистрацию в объединённом фонде электронных ресурсов науки и образовании [5].

Рис. 2. Фрагмент блок-схемы управляющего алгоритма работы системы мониторинга для оперативного вмешательства в технологический процесс

Основной экономический эффект достигается за счет реализации пропускной способности рабочих органов и снижения взаимообусловленных простоев техники для чего сравнивались данные работы кормоуборочных агрегатов в условиях рядовой эксплуатации и производственной проверки использования результатов исследований.

Результаты определения основного экономического эффекта приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты определения экономического эффекта использования результатов

исследований

Кормоуборочный агрегат Экономический эффект использования результатов исследования на практике ЛСуд, руб/т

уборка многолетних бобовых трав уборка многолетних злаковых трав уборка однолетних бобовых трав

К-3180 АТМ + FCT-1350 43,77 84,48 20,41

При объеме заготовки силоса 10000 т экономический эффект соответственно составит: из многолетних бобовых трав - 437700 руб, из многолетних злаковых трав - 844800 руб, из однолетних бобовых трав - 204100 руб.

Алгоритм является основой для разработки компьютерной программы управления работой сельхозтехники в растениеводстве.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Серзин И.Ф. Обеспечение максимальной пропускной способности кормоуборочного агрегата путем согласования работы взаимодействующих машин в составе технологического комплекса. Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. СПб: ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2011. 170 с.

2. Валге А.М., Папушин Э.А., Серзин И.Ф. Мониторинг машинно-тракторных агрегатов с использованием спутниковых навигационных систем // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии.Вып 84.СПб., 2013. с. 28-36.

3. Валге А.М. Использование глобальной системы позиционирования GPS для хронометража работы технических средств при заготовке кормов из трав / А.М. Валге, Е.В. Тимофеев, Э.А. Папушин Сборник научных докладов ВИМ. 2010. Т. 2. С. 213-217.

4. Валге А.М., Папушин Э.А., Баскаков Ю.Н. Исходные требования к информационной системе мониторинга мобильных технических средств с GPS системой // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии.Вып 83.СПб., 2012. с. 69-75. 5. Серзин И.Ф., Арсеньев Г.М. Алгоритм оперативного управления работой машинно-тракторных агрегатов на заготовке кормов. ОФЭРНиО. Свидетельство о регистрации электронного ресурса №19225 от 22 мая 2013 г.

УДК 631.354.2

М.И. ЛИПОВСКИЙ, доктор техн. наук

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМБАЙНОВ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ МОЛОТИЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Представлены варианты оформления универсального молотильного аппарата путем комплектации его зубового варианта сменным комплектом рифленых бичей, установленных на съемных подбичниках. Приведены результаты испытаний на Северо-Западной МИС комбайнов Ростсельмаша «ACROS» и комбайна «Енисей 957», оснащенного молотильным аппаратом с зубовыми бичами.

Ключевые слова: зубовый бич, рифленый, универсальный, производительность

M.I. LIPOVSKY, DSc

PERFORMANCE ASSESSMENT OF HARVESTERS WITH IMPROVED THRESHING MECHANISM

The options of the versatile threshing device are described. In one of the options the threshing device is supplied with a changeable set of corrugated bars, installed on removable knock bars. The test results of Rostselmash «ACROS» and "Yenisey- 957" grain combine harvesters, equipped with the threshing device with finger rasps, on the Northwest Machine Testing Station are presented.

Key words: finger rasps, combine harvester, performance