Математическая модель влияния класса почв и агрофона на реализацию тяговой мощности трактора

УДК 519.8:004.9:63

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ КЛАССА ПОЧВ И АГРОФОНА НА РЕАЛИЗАЦИЮ ТЯГОВОЙ МОЩНОСТИ ТРАКТОРА

© 2011 г. Н.А. Коптева, С.А. Коробской, Н.М. Удинцова, И.П. Невольских

Рассмотрены тяговые свойства тракторов в зависимости от почвенных условий, которые могут изменяться в довольно широких пределах. Предложена алгоритмическая модель, позволяющая автоматизировать процесс расчётов изменения тяговой мощности для двух типов тракторов (колесных и гусеничных) в зависимости от изменения агрофона (целина, стерня, пар, вспаханная почва) и класса почв (прочные, средние, слабые). Сделаны выводы.

Ключевые слова: тяговая мощность трактора, агрофон, типы почв, алгоритмическая модель, разработка компьютерных программ.

The tractor draft properties depending on soil conditions which can change in rather wide range is considered. Algorithm model for automation the process of the draft property change calculations for two types of tractors (wheel tractor and caterpillar tractor) depending on agro technical background change (virgin lands, stubble, fallow, plough up soil) and soil class (strong, middle, weak) was offered. The conclusions is made.

Key words: draft power, agro technical background, types of soils, algorithm model and computer software program.

Изменение социально-экономической ситуации в нашей стране, когда наряду с крупными сельскохозяйственными предприятиями, занимающимися возделыванием земли, появилось много мелких фермерских хозяйств, привело к дефициту технико-экономической информации, необходимой для принятия решений. Если в крупных сельскохозяйственных предприятиях обязательным являлось наличие профессионально подготовленных специалистов: агрономы, инженеры, экономисты, бухгалтеры и т.д., которые на основании сложившейся ситуации принимали ответственные решения, то фермеры оказались предоставленными самим себе. Одним из выходов в данной ситуации, на наш взгляд, является разработка компьютерных программ, позволяющих количественно оценивать каждую сложившуюся ситуацию в реальных условиях для принятия оптимального решения.

Тяговые свойства тракторов (максимальная тяговая мощность NТmaX) в зависи-

мости от почвенных условий (агрофона и прочности несущей поверхности) изменяются в довольно широких пределах. Заранее рассчитать и принять как константу ^т^ не представляется возможным, так как агрофон и почвенные условия, зависящие и от погодно-климатической ситуации, ежегодно изменяются.

Исследования ГОСНИТИ [1] рекомендуют ограничиться четырьмя укрупнёнными агрофонами, тремя классами почв по прочности несущей поверхности для колёсных и гусеничных тракторов. Даже эта упрощённая схема, т.к. и количество агрофонов, и количество типов почв намного больше, требует рассмотрения 24 ситуаций. Количество ситуаций N рассчитывается по формуле

N = г  ]  к,

где - г - количество агрофонов, ] - количество классов почв, к - количество типов тракторов. В нашем случае г = 4, 7 = 3, к = 2. Тогда:

N = 4  3  2 = 24.

Нами предлагается автоматизировать процесс расчётов изменения тяговой мощности трактора в зависимости от изменения почвенных условий. Предполагается принять значение ЫТтах на стерне зерновых для средних почв за 100%. Тогда с изменением почвенных условий ЫТтах также будет изменяться (рис. 1).

Наиболее рациональной является такая потенциальная характеристика, максимум которой находится внутри имеющихся передач. В этом случае более низкие передачи, чем соответствующая ЫТтах , являются резервными и работать на них следует при временном повышении сопротивления или по агротехническим требованиям. Более высокие передачи используют на транспортных работах и в случае, если на основных передачах имеющимися машинами невозможно загрузить трактор. Как правило работать наиболее целесообразно на тех передачах, где ЫТтак имеет наибольшее значение или приближается к нему.

Описание алгоритмической модели

В блоке 1 задаются начальные условия: ¿=0, 7=0, к=0. В блоке 2 задаются четыре агрофона: I - целина, многолетняя залежь, пласт многолетних трав, сильно уплотнённая стерня; II - стерня зерновых колосовых и однолетних трав, поле после уборки кукурузы и подсолнечника; III -пар, поле после уборки корнеклубнеплодов, поле при перепашке, междурядья пропашных культур; IV - поле, подготовленное под посев, свежевспаханное поле. Ветка «да» говорит о том, что все агрофоны рассмотрены и все вычисления закончены в блоке 43. По ветке «нет» вычисления переходят в блок 3, где последовательно рассматривается каждый из четырёх агрофо-нов. В блоке 4 задаются три типа почв по прочности несущей поверхности: 1 - прочные, 2 - средние, 3 - слабые. Ветка «да» означает, что все типы почв данного агро-фона рассмотрены, и можно переходить к рассмотрению следующего агрофона. По

ветке «нет» осуществляется переход в блок 5, в котором последовательно рассматриваются все типы почв. В блоке 6 выбираются колёсные тракторы и по ветке «да» в блоке 8 осуществляется расчёт изменения тяговой мощности колёсного трактора при условии I агрофона и прочной почвы. По ветке «нет» осуществляется переход к гусеничным тракторам. По ветке «да» вычисляются изменения тяговой мощности гусеничного трактора при условии I агро-фона и прочной почвы. По ветке «нет» переходят к рассмотрению следующего, то есть среднего типа почв. Блок 10 показывает, что все вычисления для среднего типа почв надо осуществлять в блоках 11 и 12. Блок 13 служит для перехода вычислений для слабых почв в блоках 14, 15. Блок 16 осуществляет переход к следующему аг-рофону II, для которого повторяются вычисления всех типов почв в блоках 17-25. Аналогичные вычисления для агрофона III осуществляются в блоках 26-34. Вычисления для агрофона IV происходят в блоках 35-42. Поскольку все 24 заданные ситуации рассмотрены, то вычисления заканчиваются в блоке 43.

Изменение количества агрофонов и типов почв не нарушает модель, увеличивая количество блоков, но существенно увеличивает количество рассматриваемых ситуаций. Например, только добавление к агрофону и типу почвы ещё по одной составляющей приводит к увеличению ситуаций до 40 случаев. Модель существенно изменится, если ввести в рассмотрение марки тракторов.

Таким образом, разработанная алгоритмическая модель позволяет быстро и однозначно определять изменение тяговой мощности трактора в зависимости от типа почвы и агрофона обрабатываемого поля. Эта информация необходима фермерам, априори рассчитывающим технико-экономические издержки (характеристики) возделываемой культуры.

Начальные

условия /-<" Агрофон

1=0, ]=0, к=^ \ 1=4? .

нет 3

1 = 1 + 1

45

©

©

43

Конец

©п ©}

ЦЕЛИНА

©п ^

8 9 10 11 12 13

N^=115 ^тах=10 8 к = 3 N^=108 N^=104 к = 6

45 ^ 45

45

14 15 16

N^=100 N^=100 к = 9

45

45

©л ^

45

СТЕРНЯ

©л ©!

17 18 19 20 21 22

N^=108 N^=104 к = 12 N^=100 N^=100 5 = к

45 ^ 45

©^ ©2

45

23 24 25

N^=90 N^=96 к = 18

45

45

ПАР

45

43

45

45

32 33 34

N^=80 NTmax 92 к = 27

^

45

45

ВСПАХАННАЯ ПОЧВА

45

45

45

39 40

^тах=92 к = 33

41 42

№ттах=73 №ттах=88

45

45

Рис. 1. Алгоритмическая модель реализации тяговой мощности трактора Ыттах

Литература

1. Иофинов, С.А., Лышко, Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка. -Москва: Колос, 1984. - 351 с.

Сведения об авторах

Коптева Нина Алексеевна - д-р техн. наук, профессор кафедры управления качеством в агроинженерии Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)40-5-63.

Коробской Сергей Анатольевич - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой управления качеством в агроинженерии Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8-928-185-51-50.

Удинцова Надежда Михайловна - канд. техн. наук, доцент кафедры высшей математики Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8-908-179-69-72.

Невольских Ирина Петровна - ассистент кафедры управления качеством в агро-инженерии Aзово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерно-град). Тел. 8-928-139-90-09.

Information about the authors

Kopteva Nina Alexeevna - Doctor of Technical Sciences, professor of the quality management in agroengineering department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)40-5-63.

Korobskoi Sergei Anatolievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the quality management in agroengineering department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-928-185-51-50.

Udintsova Nadezhda Mikhailovna - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the high mathematics department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-908-179-69-72.

Nevolskikh Irina Petrovna - instructor of the quality management in agroengineering department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-928-139-90-09.

УДК 631.363.28.02

АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ДОЛЕВОЙ ПОДАЧИ СЫРЬЯ НА ПРОЦЕСС УПЛОТНЕНИЯ ГРАНУЛ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРЕССА

© 2011 г. В.И. Щербина, Ж.В. Матвейкина, А.В. Щербина

В результате исследований режимов работы шестеренного пресса для гранулирования сельскохозяйственных материалов определено некоторое увеличение частоты сжимающих воздействий с разделением подачи на кратные доли ускоряет упрочнение гранул и способствует увеличению производительности пресса.

Установленная частота сжимающих воздействий соответствует схеме пресса с двумя прессующими вальцами внутри матрицы. Для зубчатых открытых передач не рекомендуется число оборотов колес свыше 300 оборотов за 1 минуту. Тем более что зубчатый венец выполняет двойную функцию: роль прессующих элементов и одновременно поддерживает кинематическую связь матрицы и вальцов.

Ключевые слова: прессование кормов, шестеренный пресс, уплотнение кормов, зубчатый венец, матрица, число оборотов, зубчатые колеса, угол ориентации, вальцы, модуль зацепления, мощность.

It is stated that frequency increase of pressed actions with divide supplying in divisible portions accelerates granule's packing and promotes increasing off press capacity in the result of operating conditions research of gear-type-press for granulating agricultural materials.

The established frequency of pressing actions corresponds to the press scheme with two pressing shafts within the matrix. For open gear drives 300 revolutions per minute (r. p. m.) are not recommended. So that the gear rim carries out the double functions: pressing elements and supporting device for kinematic connection between matrix and shafts.