авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ эффективностИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

-- [ Страница 1 ] --

На правахрукописи

КАМБУЛОВ СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕОБОСНОВАНИЕ

ПОВЫШЕНИЯ эффективностИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средствамеханизации

сельскогохозяйства

Автореферат

диссертациина соискание учёнойстепени

докторатехнических наук

Краснодар

2008

Работавыполнена в Государственном научномучреждении «Всероссийский научно-исследовательскийпроектно-технологический институтмеханизации иэлектрификации сельского хозяйства»(ВНИПТИМЭСХ).

Научныйконсультант– доктортехнических наук

старшийнаучный сотрудник

Рыков Виктор Борисович

Официальныеоппоненты:доктор техническихнаук

профессор БершицкийЮрий Иосифович,

доктор техническихнаук

профессор Грошев Леонид Матвеевич,

доктор техническихнаук

профессор Лобачевский Яков Петрович

Ведущаяорганизация - Государственное научноеучреждение

«Всероссийскийнаучно-исследова-

тельский институт земледелияи

защиты почв отэрозии»

(ВНИИЗиЗПЭ) РАСХН г.Курск

Защитасостоится «26 »ноября 2008 г. в10 часов назаседании диссертационного совета Д 220.038.08 приФГОУ ВПО «Кубанскийгосударственныйаграрный университет» по адресу: 350044 г.Краснодар, ул. Калинина, 13,корпус факультета электрификации, ауд. № 4.

Сдиссертацией можно ознакомиться вбиблиотекеКубГАУ.

Авторефератразослан «____»_________________ 2008г.

Учёныйсекретарь

диссертационного совета

доктортехнических наук

профессор ОськинС.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьпроблемы. Интенсификацияпроизводства продовольствия является одним изаспектов национальной безопасности,приоритетной государственной проблемой,требующей первоочередного решения.Основным компонентом продовольственногокомплекса страны является сельскохозяйственноепроизводство, которое в связи с этим можно отнести кстратегической отрасли народного хозяйства.

Наиболее перспективнымнаправлением стабильного развитиясельского хозяйства становится внедрениепередовых технологий и обеспечивающих ихтехническихсредств.

В свою очередьосваиваемые инновационные технологиидолжны основываться на щадящихадаптивно-ландшафтных системахземледелия, способствующих повышению плодородия почвпри минимальных затратах труда и энергии. При этом онидолжны обеспечивать оптимальную плотностьсложения пахотного слоя при уменьшении числапроходов агрегатов по полю, так какплотностьсложения почвы является важнейшимфактором её плодородия, одним из главныхпоказателей качества обработки, влияющей на рост и развитиерастений и определяющей условияжизнеобеспечения их питательнымивеществами и влагой.



Машинное производствосельскохозяйственной продукции должно обеспечить эти требованиятехнологий и в то же время оно объединяетзначительные технические и трудовые ресурсы. Дляповышения эффективности их взаимодействия и всоответствиис тенденциями научно-техническогопрогресса в области механизациинеобходимо постоянно повышать уровеньфункционирования технических средств, чтобы обеспечитьоптимальные технологические,энергетические, экологические,технико-экономические и другие показателиих работы. В такой постановке получитьоптимальные параметры агрегатов можнотолько с учётом всего многообразияфакторов,определяющих уровень их функционирования.

Это, в свою очередь,требует постановки и решения задачоптимизации применительно к сельскохозяйственнымагрегатам как многомерным динамическимсистемам свероятностными входными и выходнымипеременными. Решение таких задач требуетразработки соответствующей методологии,моделирования и применения вычислительнойтехники. Это определяет актуальностьнастоящихисследований в направлении разработкиосновных принципов теории созданияпараметрических рядов и эффективногофункционирования новых мобильных энергетическихсредств (МЭС), рабочих органов машин иагрегатов, их оптимальных параметров икомпоновочных схем.

Основой исследованийявляются разработанные Российскойакадемией сельскохозяйственныхнаук концепции развития мобильнойэнергетики, почвообрабатывающих ипосевных машин, машиноиспользования, а также«Стратегия машинно-технологическогообеспечения производствасельскохозяйственной продукции России на период до 2010года», утверждённая специальной сессиейРАСХН в 2003 году.

Целью работы являетсяповышение эффективностифункционирования машинно-тракторныхагрегатов путём механико-технологическогообоснования структуры технических средствс рациональными параметрами.

Объектамиисследований являлисьмашинно-тракторные технологическиеагрегаты, процессы и группы показателей,определяющие эффективность ихфункционирования.

Предметомисследований являлись системные закономерностивзаимодействиятехнических средств сельскохозяйственного назначения с внешнейсредой и перерабатываемымматериалом в процессе нормальногофункционирования при производстве сельскохозяйственной продукции.

Задачиисследований:

- установить динамикутехнологической эффективности сельскохозяйственных МТА;

- провести обоснованиеэнергетических параметров МТА,определяющих уровень функционированияагрегатов;

- разработать механизм адаптациисельскохозяйственных агрегатов к условиям внешней среды ивыработать требования к эффективномуматематическому описанию и изучению их движения,обеспечивающему наилучшие технологические,экологические, энергетические и другиепоказатели уровня функционирования;

- изучитьразличные формы влияния внешнихвоздействий на агрегаты и установить ихвыходные показатели, что является основойопределения оптимальных параметров их систем;

- определить влияние элементовтехнической эксплуатации на эффективность функционированияМТА;

- провести анализ распределенияэнергетических затрат при взаимодействиирабочих органов с обрабатываемой средой иопределить наилучшие их формы, отвечающие требованиямэнергосбережения;

- установить экономическуюэффективность разработанных мероприятий ирекомендации по их использованию.

Научную новизну представляют:

-механико-технологическое обоснованиеэффективности функционирования новых МЭС,рабочих органов машин и агрегатов, ихрациональные параметры и компоновочные схемы,обобщённые показатели внешней среды в видекоэффициентов корреляционных функцийосновныхфонов, характерных для работы МТА, что даётвозможность использовать их при оптимизации работыпочвообрабатывающих агрегатов в качествевходных переменных динамической системы;

- структура и параметрысельскохозяйственных МТА, параметрический ряд которыхза счёт динамичности показателя рядаобеспечивает минимум недоиспользованной мощности;

- математическая модельопределения критических границ областисуществования параметров сеялки,представленная системой уравнений, разрешённыхотносительнодисперсии на выходе системы, котораястановитсясвязанной с параметрами этой системы и,следовательно, минимум дисперсии определяет этиграницы;

- параметрысемяпроводов, определяемых такойэкстремалью Эйлера с помощью методоввариационного исчисления, котораяобеспечивает форму семяпровода с наименьшим временемнахождения в нём высеваемого материаладля снижения степени неравномерности высева;

- параметры наиболеемассового элемента рабочих органов – стойки наосновеанализа энергоёмкости различных формпоперечного сечения последней покинетическойэнергии (абсолютная скорость)отбрасываемого пласта;

- алгоритм определениятягово-энергетических показателей МЭС сразличнымитипами трансмиссий, учитывающий характерпротекания процессов с введениемаппроксимаций, соответствующих каждому режимунагрузки и определения их эксплуатационно-технологическихпоказателей,математическая модель которых учитывает степеньвероятности на каждом режиме работыагрегата;

- способ повышенияработоспособности МТА за счётстабилизации свойств эксплуатационныхматериалов, что снижает силы трениясопряжённыхузлов.

Практическаязначимость:

- определёнпараметрический ряд энергетическихсредств, включающий семь типоразмеров, иустановлены параметры агрегатов этихтипоразмеровна основных видах работ по обработке почвы,что необходимо при проектировании новыхэнергомашин итехнологических МТА;

- разработанырекомендации по формированию МТП сельскохозяйственныхпредприятий в зависимости отпроизводственных условий и структурыэнергетических средств на основематематической модели в виде полиномавторойстепени, которая связывает указанныефакторы с критерием оптимизации;

- установленыметодические принципы анализа кинематикипочвы при взаимодействии её со стойкой рабочегооргана как основы проектирования,обеспечивающей снижение энергоёмкости иповышениеагротехникимашин за счёт малых скоростей смещения пласта;

- предложена методикаинженерного расчёта параметроввысевающихсистем, позволяющих определить формусемяпроводови параметров подвески сошниковых групп,что обеспечивает снижение неравномерностивысева семян по площади питания и глубинезаделки;

- разработан методкорректного определения тяговыхпоказателей тракторов необходимый дляполучения их оценочных показателей,определения возможностей агрегатирования смашинами и орудиями и получения информациидля технико-экономических расчётов припроектировании МТА.

Научнаягипотеза. Повышениеэффективности функционированиясельскохозяйственных агрегатов,работающих в переменных условиях внешнейсреды может обеспечиваться путемвыявления закономерностейпротекания процессов взаимодействия агрегатов сэтой средой и установления соответствующих рациональных параметров МТА.

Реализацияработы. Полученные врезультате исследований материалы использованы дляопределения структуры техническихсредств, обоснования их оптимальных параметров,определения условий функционированиямашин и рационального их обеспеченияэксплуатационными материалами, чтонеобходимо для разработки, испытаний, организацииэффективного использования технических средств собеспечением высокихтехнико-экономических показателей.

Результатыисследований применялись на ОАО«Ставропольремсельмаш» при созданиикомбинированных почвообрабатывающих агрегатов и посевных машин, атакже использовались Министерствомсельского хозяйства и продовольствияСтавропольского края при внедренииресурсосберегающих приёмов обработкипочвы ипосева и технических средств обеспеченияэтих технологий. Установки для восстановления свойствотработанных автотракторных маселработают на предприятиях Краснодарского и Ставропольскогокраев.

На защиту выносятсяследующие положения:

- структурная модельобоснования и эффективногофункционирования МТА;

  • методика обоснованияпараметрических рядов МТА и ихрациональных параметров, обеспечивающаяминимум недоиспользованной мощности;
  • методика определениятягово-динамических показателей МТАразличных компоновочных схем, учитывающаяхарактер изменения крутящего моментадвигателя,что повышает точность их оценки;
  • методика определенияэксплуатационно-технологическихпоказателейМТА, которая учитывает вероятностныеусловия нагрузки при различных режимахработы;
  • параметры высевающихсистем зерновых сеялок, обеспечивающиекачественноевыполнение процесса, так как выходные показателимоделируются с учётом требованийагротехники;
  • обоснование структурыМТА в зависимости от условийфункционирования, учитывающее влияниеосновных факторов и обеспечивающееформированиеМТП;
  • параметры рабочихорганов почвообрабатывающих машин дляснижения ихэнергоёмкости и повышения качестваобработки почвы путём оптимизацииповерхности,взаимодействующей с обрабатываемымматериалом.

Апробация. Основные результаты исследованийдокладывались на научно-тех-ническихконференциях ВНИПТИМЭСХ (1990-2008 гг.), нанаучно-технической конференции в ВИМе(2003г.), на научно-технических конференциях вГОСНИТИ (2007 г.), МГАУ (2007 г.), КубГАУ (2007 г.), намеждународной научно-практическойконференцииРГАСХМ, ДГТУ (2008 г.), частичноиспользовались на курсах, читаемых накафедре«Теоретическая механика» АЧГАА.Результаты работы изложены в опубликованныхстатьях в центральных журналах, всборниках трудов институтов имонографии.





Объём и структураработы. Диссертация состоитиз введения, семи разделов, общих выводов ирекомендаций, списка использованнойлитературы, который включает 335 наименований иприложений. Диссертация изложена на 332 страницахосновного текста, имеет 82 рисунка и 42таблицы.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Научные основыисследований сельскохозяйственныхмашин и машинных агрегатовсформированы на базе работ В.П.Горячкина, И.И. Артоболевского,В.Н.Болтинского, П.М. Василенко, М.Н.Летошнева, Б.С. Свирщевского.

Проблема повышения эффективностифункционирования МТА постоянно находится в разработках ведущихнаучных учреждений страны, таких как ВИМ,ВНИПТИМЭСХ,ВНИИТиН, СибИМЭ, ГОСНИТИ, НАТИ, СЗНИИМЭСХ,КубГАУ, ЧГАУ и др. Значительный вклад врешение поставленной проблемы внеслиисследованияЛ.П. Кормановского, В.М. Кряжкова, И.П.Ксеневича, Г.Е. Листопада, В.В. Кузнецова,Н.М. Морозова, М.С. Рунчева, Э.И. Липковича,В.В. Бледных, Л.В. Погорелова, Л.Е. Агеева, А.Б. Лурье, С.А.Иофинова, В.Д. Шеповалова, В.Б. Рыкова, Л.В.Гячева, Н.М. Беспамятновой, Ю.И. Бершицкого,Н.П. Бутова, Ю.К. Киртбая, О.А. Пенязева, В.Н.Плешакова, В.И. Фортуна, А.И. Бурьянова, С.В.Жака, Г.Г. Маслова, В.П. Коваленко, И.М.Панова, В.А. Русанова, Г.В. Веденяпина, А.К. Диденко,В.В. Кацыгина, Д.А. Чудакова и др.учёных.

Вовведениидана характеристикарассматриваемой проблемы,сформулирована её актуальность, цель изначимость работы, а также основныеположения, выносимые на защиту.

В главе «Состояние проблемы,её содержание и задачиисследований» рассмотрены условия, вкоторых работают различные типы с.-х. МТА итребования технологий возделываниясельскохозяйственных культур.

Установлено, чтоизменчивость условий функционированияоказывает существенное влияние на выходныепоказатели МТА. В зависимости от видовработ коэффициент вариации удельноготягового сопротивления изменяется в пределах7-24 %. Изменчивость тягового сопротивлениявызывает значительный (±17-27 %) разброспроизводительности МТА, которая в своюочередь вызывает изменения технико-экономическихпоказателей на ±9-15 % от среднего значения.

Технологиипредъявляют к сельскохозяйственным МТА требования, которые примеханической обработке почвы должныобеспечивать следующее (по Кирюшину):

- оптимальнуюплотность почвы и её структурноесостояние;

- регулированиеводного баланса почвы и ландшафтов(обеспечение перевода осадков в почвогрунтовуютолщу, сокращение поверхностного стока иуменьшение физического испарения);

- предотвращениеэрозии и дефляции почвы;

- регулирование режимаорганического вещества и биогенныхэлементов, размещение удобрений и мелиорантов впахотномслое;

- регулированиефитосанитарных условий;

- энергосбережение иэкономичность.

Внешняя среда, вусловиях которой работают сельскохозяйственныеагрегаты, представляет собой основныеограничения эффективности ихфункционирования, так как оказывают влияние навыходные показатели. Следовательно,необходимознать общие закономерности внешнихвоздействий иих характеристики, чтобы определитьпараметры МТА, обеспечивающие их работу взоне допускаемых значений. При этом оценкауровня функционирования производится повероятности сохранения допуска (рис. 1).

В соответствии срисунком 1, на входе динамической системыдействуют векторные функции условий работы(F) и управления (U).

Рисунок 1 - Схема оценкиуровня функционирования агрегата

В результатепреобразования входных функцийдинамической системой (А) на выходеполучается векторная функция (Y), которая иопределяет, как работает агрегат в заданных условиях инасколько точно он выполняет требования агротехнологий,экологии, условий труда и др. Но для того,чтобы узнать насколько точно выполняет агрегатуказанные требования, выходную векторную функциюнеобходимо сравнить с некоторым вектором(Yз), который показывает, как должнаработать динамическая система. Разностьмежду указанными векторами (Е) и определяет туошибку, которую совершает динамическая системав заданных условиях эксплуатации. Вусловиях сельскохозяйственногопроизводстванельзя создать агрегат, которыйобеспечивал бы Е = 0, но обеспечить минимальноезначение ошибки необходимо.

Оценка опытныхобразцов перспективных схемсельскохозяйственных агрегатов экспертнымметодом показывает, что наиболеепредпочтительной схемой является агрегатмоноблочной конструкции, оборудованныйсменным гусеничным движителем, так как вряде рангов он занимает первое место.Коэффициентконкордации при этом составляет 0,719, чтоуказывает на высокую степеньсогласованности мнений экспертов.

Коэффициентконкордации определялся по формуле:

(1)

где S – сумма квадратов отклонений; m, k – количество экспертов и количествооцениваемыхагрегатовсоответственно.

Проведенный анализсостояния проблемы в соответствии споставленной целью позволил сформулироватьзадачи исследований.

В главе«Динамикатехнологической эффективностисельскохозяйственныхМТА» приведенырезультаты исследований по формированиюпараметрических рядов МЭС, так какпоказатели уровня ихфункционирования определяются не только их параметрами, нои структурой МТП. В связи с этим былиразработаны принципы построенияпараметрического ряда сельскохозяйственныхМТА, в основу которых положено обеспечениеминимума недоиспользованной мощности иэкономически оптимального перекрытиямежду смежными типоразмерами ряда, чтообеспечивается переменнымзнаменателем прогрессии ряда, которыйизменяется по определённому закону вместе с ростомпорядкового номера типоразмеров.

Наиболееобщими требованиями к параметрическомуряду являются обеспечениеминимума типоразмеров, обеспечениепреемственности технических средств и обеспечение ихработы в зоне наибольших значений тяговогоКПД.

Преемственность техническихсредств диктуется экономическойцелесообразностью, так как многие машины ужеосвоены промышленностью и было бынеправильным игнорировать этоположение. Поэтому в параметрическом рядуоставлен трактор тягового класса 3 какнаиболее эффективный и распространённый употребителя.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.