Том 84, № 9 (2017)

Территории сельскохозяйственных регионов России подразделяются на подзоны с разными климатическими и почвенными условиями, севооборотами культур и технологиями возделывания, годовыми объемами и сроками работ, определяющими структуру и состав машинно-тракторных парков. В конструкциях традиционных технических средств по мере их совершенствования наращивалось применение достижений науки и техники, обеспечивающих увеличение производительности машин с опережающим ростом их цен. Увеличение годовой загрузки современных мобильных энергетических средств, которое могло бы существенно снизить себестоимость производимых ими работ, ограничено агротехническими сроками их проведения. Очевидно, что одним из путей повышения эффективности технических средств является объединение функций, выполняемых разными типами машин, например тракторными и уборочными, в одном агрегате на базе энергетического средства. Реализовать потенциальные возможности таких агрегатов удастся не всегда. Это возможно только при несовпадении периодов пиковых загрузок машин разного назначения с учетом специфики функционирования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия определенного вида деятельности в конкретном регионе. При этом, кроме решения традиционных задач, связанных с разработкой конструктивных и технологических схем мобильных энергетических средств нового поколения с наборами сменяемых модулей-адаптеров, возникает целый ряд новых задач, для решения которых необходимо разработать совокупность методов их выполнения или методологию. Предмет исследования статьи - методология разработки модульных агрегатов на базе несущих и сменных технологических систем для сельскохозяйственных предприятий с учетом специфики современного рынка и зональных условий. Цель исследования - систематизация и раскрытие методических аспектов разработки модульных агрегатов для машинно-тракторных парков. Применение модульных агрегатов на примере одной модели сельскохозяйственного предприятия обеспечит снижение капитальных вложений в машинно-тракторный парк и эксплуатационных затрат на его содержание более чем на 17 и 14 %, соответственно, с одновременным увеличением чистого дисконтированного дохода более чем на 53 %.

Разработана наукоемкая ресурсосберегающая технология посева семян различных сельскохозяйственных культур с одновременным неконтактным внесением семян и удобрений в условиях недостаточного увлажнения с использованием созданных управляемых системных блоков к посевным и почвообрабатывающим машинам и агрегатам. Семена и удобрения размещаются на разной глубине заделки с созданием уплотненного почвенного ложа для семян, выполняемого в подпочвенном горизонте в соответствии с агротехническими требованиями. Для снижения энергопроцессов в почвообрабатывающие посевных машинах в механические устройства внесены или полностью заменены электрические или электронные аналоги, управление которыми обеспечено подсистемами частотного управления рабочими процессами, адаптированными к свойствам семян и условиям функционирования агрегатов. В процессе высева семена удобрение и подготовленное ложе для семян с заданными агротехническими условиями подвергаются воздействию частотного поля, изменяющего как граничные, так и объемные силы, возникающие в режимах технологических процессов. Рабочая гипотеза выдвинута о том, что равномерность одновременного высева семян и удобрений с различными нормами высева может быть достигнута путем приведения плотности материалов к идентичному виду в вибрационном поле, обеспечивающем устойчивое протекание скорости истечения материала и равномерности его массового расхода. Определены некоторые параметры рабочих органов, выполняющих агротехнические процессы с вибрацией технических систем при высеве материалов и создании уплотненного ложа для семян. Представлены варианты разработанных технологических устройств, как вновь созданных, так и переоборудованных существующих батарей со сферическими дисками, снабженными гидропневмоцилиндрами, обеспечивающими демпфирование колебаний рабочих элементов для снижения равномерности посевного ложа. Показаны уровни соответствия показателей технологических процессов, выполненных разработанными устройствами, агротехническим требованиям на посев.

Наиболее существенной особенностью работы сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов является случайный характер внешних воздействий, который определяет их выходные показатели. Основной задачей теории сложных систем следует считать разработку методов, позволяющих на основе их функционирования получение характеристик отдельных элементов и анализа взаимодействия между этими элементами и внешней средой, определение характеристик системы в целом. Цель исследования - анализ характеристик внешних воздействий как реакции на работу машинно-тракторных агрегатов. При решении многих задач земледельческой механики (исследования технологических и производственных процессов, построение моделей и синтез параметров рабочих органов и агрегатов) необходимо учитывать внешние факторы, которыми обуславливаются главные закономерности различных процессов. Процесс работы агрегата можно представить в виде множества состояний - векторов выходных величин: агротехнических, технологических, кинематических, энергосиловых и т.д. Роль входных величин играют внешние условия и управляющие воздействия, которые также обладают определенным множеством состояний. Внешними воздействиями на агрегат являются технологические, эксплуатационные и конструктивные факторы, к числу которых можно отнести сопротивление почвы, профиль поверхности поля, физико-механические свойства обрабатываемого материала (плотность почвы, влажность почвы и др.), техническое состояние рабочих органов машин, глубина обработки. С увеличением скорости движения уменьшается корреляционная связь между сечениями случайной функции. При увеличении скорости движения значения спектральной плотности уменьшаются, а ее максимальное значение смещается в сторону более высоких частот; разброс значений случайной функции относительно математического ожидания увеличивается с увеличением скорости агрегата; по корреляционным функциям и спектральным плотностям можно установить основные параметры случайных процессов, дисперсии, средние квадратические отклонения, преобладающие в процессе частоты и соответствующие им периоды, распределения дисперсий по частотам, которые необходимы для установления параметров выходных показателей, характеризующих уровень функционирования сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов.