WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

Pages:     | 1 || 3 |

«OTYET 0 BbIIIOJIHEHl?U!l TEMATMZIECKOI'O IIJIAHA HAYYHO-MCCJIEAOBATEJIbCKkIXPAEOT IIO 3AICA3Y MnHCEJIbX03A POCCHH k 3 CPEACTB QEAEPAJIbHOTO EIOAXETA 2011 r O A OTYET ...»

-- [ Страница 2 ] --

Структурная схема объекта показана на рисунке 3.5. Управление сушилкой должно быть оптимальным с точки зрения выбранного показателя эффективности Э.

–  –  –

Автоматическое регулирование температуры сушильного агента осуществляют изменением подачи топлива в форсунку топочного блока (рисунок 3.6 а) или изменением количества наружного воздуха, подсасываемого вентилятором. Передаточная функция объекта W1(p) по каналу GT-T характеризуется относительно небольшой постоянной времени 260с и запаздыванием 60 с.

Чувствительный элемент регулятора может быть установлен прямо после топочного блока, тогда регулирование температуры сушильного агента по зонам сушки осуществляют изменением подсоса наружного воздуха.

Задание регулятору полезно корректировать в зависимости от влажности исходного зерна.

–  –  –

Рисунок 3.6 – Структурная схема систем регулирования температуры:

а – сушильного агента; б – максимальной температурой нагрева зерна;

в – конечной влажности зерна Автоматическое регулирование влажности зерна осуществляют изменением производительности сушилки за счёт изменения положения выпускного механизма. Наилучшие возможности в этом плане имеет выпускной механизм сушилки СЗШ-16А, расположенный в нижней части шахты. Он представляет собой (см.рис.

3.6 в) каретку 1 с закреплёнными на ней полками 2, перекрывающими сечение выходных лотков 3 шахты. Производительность сушилки регулируют, изменяя зазор h между полками выходными лотками. При этом необходима система стабилизации уровня зерна в приёмном бункере с помощью двухпозиционного регулятора, управляющего норией загрузки. Контроль уровня при этом осуществляют на приёмном бункере двух датчиков уровня мембранного типа.

Контроль конечной влажности зерна может осуществляться с помощью диэлькометрического и кондуктометрического влагомера. В обоих случаях необходима коррекция показаний прибора в зависимости от температуры зерна. Комбинированный преобразователь, измеряющий оба параметра, устанавливают в потоке зерна ниже зоны нагрева.

Результаты измерения влажности зерна на входе в сушилку могут быть использованы в системе комбинированного регулирования для коррекции управляющего воздействия.

Автоматизация барабанных сушилок [3.2]. В барабанных сушилках влажный материал из бункера 1 (рисунок 3.7) дозатором 2 подается в барабан 5, при вращении которого частицы материала перемещаются вдоль его оси под некоторым углом. В том же направлении по барабану проходит сушильный агент, нагревающий высушиваемый материал и отводящий от него испаряемую влагу. Высушенный материал ссыпается из барабана в бункер 6, а воздух через циклон 7 отсасывается вентилятором 8.

PС FС 6 топливо

–  –  –

Рисунок 3.7 – Функциональная схема автоматизации барабанной сушилки Процесс сушки можно регулировать по влажности сушильного агента на выходе из барабана.

Регулятор влажности воздействует на подачу топлива в топку сушилки. Вследствие того, что температура сушильного агента по длине барабана примерно соответствует влажности высушенного материала, подачу топлива можно отрегулировать по температуре влажного воздуха на выходе из сушилки. Однако, в любом случае, задание регулятору необходимо корректировать по результатам лабораторного анализа остаточной влажности высушиваемого материала.

Производительность сушилки стабилизируется дозатором ленточного типа. При изменении количества материала на ленте регулятор 2 вырабатывает сигнал, ускоряющий её движение или наоборот, замедляющий.

Режим работы топки контролируется регулятором 4, стабилизирующим давление воздуха перед горелкой, и регулятором 3, стабилизирующем температуру воздуха на входе в барабан. Скорость движения сушильного агента вдоль барабана должна быть также стабилизирована. Её значение устанавливают с учётом того, что при больших скоростях хотя и увеличивается скорость сушки, но одновременно возрастают потери теплоты с отработавшим сушильным агентом. Задачу стабилизации этого параметра выполняет регулятор 5, поддерживающий разрежение в сушильной камере за счёт изменения положения регулирующей заслонки на всасывающей магистрали вентилятора 8.

В том случае, если исходная влажность высушиваемого материала сильно изменяется, показанная на рисунке 4 схема не обеспечивает требуемого качества конечного продукта из-за большого запаздывания в объекте. Стандартное решение при автоматизации объектов с неудовлетворительными динамическими характеристиками – переход к многоконтурной системе автоматического регулирования.

За рубежом автоматизации сушилок также уделяется огромное внимание [3.4]. Многие фирмы выпускают сушилки, снабженные большим комплектом приборов для контроля за работой механизмов. Так, например, фирма Stela (Германия) разработала и поставляет приборы, контролирующие подачу влажного и выгрузку высушенного материала, работу двигателей и привода вентилятора и транспортера, работу горелки, температуру теплоносителя.

Наибольший интерес представляют используемые за рубежом системы автоматического регулирования технологических параметров процесса сушки – температуры агента сушки, температуры зерна и его влажности.

Регулирование температуры агента сушки производится термореле посредством включения и отключения насоса горелки. Таким образом, изменение температуры агента сушки носит колебательный характер, причем колебания температуры зависят от динамических характеристик сушилки.

Системы автоматического регулирования температуры зерна измеряют температуру в зоне наибольшего нагрева. Регулирование, как правило, осуществляют изменением скорости выгрузки зерна из сушилки (плавно или ступенчато).

Системами автоматического регулирования влажности зерна оборудуют сушилки непрерывного и периодического действия.

В сушилках непрерывного действия влажность зерна в процессе сушки измеряется измерительным преобразователем, установленным в нижней части сушильной камеры. Регулятор поддерживает заданное значение влажности путем включения и отключения разгрузочного устройства. Таким образом, из сушилки выгружается зерно только заданной влажности. Если требуется непрерывная разгрузка, необходимо плавное изменение скорости электродвигателя.

Также за рубежом широкое распространение получает управление процессом сушки с помощью компьютеров. Например, фирма Shivvers (США) использует устройство Comp-U-Dry, которое может применяться для сушилок различного типа. Компьютер позволяет в соответствии с предварительно введенными данными контролировать технологические параметры процесса сушки и, в случае их выхода из указанного диапазона, формирует сигнал управляющего воздействия на соответствующий исполнительный элемент.

3.3 Особенности автоматизации процесса сушки зерна методом термодинамического воздействия Характерной особенностью сушилок является малая тепловая инерция и связанные с этим большие скорости изменения параметров, что часто делает невозможным управление процессом вручную. Температура в кипящем слое довольно точно характеризует конечную влажность материала, так что, регулируя температуру слоя, можно обеспечить требуемое значение показателя эффективности.

3.3.1 Регулирование процессов сушилок термодинамическоговоздействия

На практике осуществляют два способа регулирования температуры слоя: изменением загрузки влажного материала и изменением расхода сушильного агента. При использовании первого способа может автоматически увеличиться производительность сушилки (в случае уменьшения начальной влажности материала). Однако в этом случае между сушилкой и предыдущим технологическим аппаратом должен быть помещен промежуточный бункер, что нежелательно, а часто и просто недопустимо (из-за тенденции влажного материала к свободообразованию и зависанию в бункере). Схема автоматического управления такой сушилки (рис. 3.8 а) включает в себя узлы регулирования соотношения расходов топлива и первичного воздуха, температуры сушильного агента на входе в сушилку, расхода сушильного агента, температуры кипящего слоя, уровня кипящего слоя и разрежения в сушилке.

–  –  –

Регулирование уровня слоя обеспечивает определенное время пребывания материала в сушилке и исключает унос материала с сушильным агентом. При этом достигается постоянное гидродинамическое сопротивление слоя и оптимальный аэродинамический режим процесса сушки. Регулирование уровня слоя осуществляется с помощью регулятора перепада давлений под решеткой и в верхней части аппарата; регулирующее воздействие вноситься путем изменения расхода материала, выводимого из сушилки. Регуляторы температуры слоя и перепада давления воздействуют на вариаторы 7, изменяющие скорость вращения барабанов лопастных питателей 6.

При использовании второго способа регулирования температуры слоя регулирующее воздействие вносится изменением расхода топлива, температура сушильного агента на входе в сушилку регулируется изменением расхода вторичного воздуха (рис. 3.8 б).

В качестве критерия оптимальности сушки выбирают, как правило, количество влаги W, удаляемой из материала в единицу времени:

–  –  –

где GM — расход сухого материала, м3/ч;

H, K — влажность соответственно влажного и сухого материала, %.

Текущие значения расхода GM и влажностей H и K подаются на вычислительное устройство, рассчитывающее критерий оптимальности. Выходной сигнал с этого устройства поступает на экстремальный регулятор, который изменяет поочередно расходы сушильного агента и влажного материала, отыскивая наилучшее значение критерия оптимальности процесса. При работе экстремального регулятора вводится ограничение по минимальной влажности сухого материала.

Оптимизирующие управляющие системы целесообразно применять в сушилках с высокоэффективными способами сушки, например с сушкой в кипящем слое. В сушилках с большой инерционностью поиск экстремальных значений затягивается, а качество регулирования не улучшается (по сравнению с обычными схемами регулирования).

3.3.2 Регулирование отдельных параметров

Регулирование температуры слоя. Рассмотрим установившийся процесс сушки, при котором заданы температура и количество теплоносителя, нагрузка по влажному материалу и его влагосодержание. Любое изменение одного из этих переменных немедленно вызовет дисбаланс прихода и расхода тепла в слое при одновременном изменении температуры слоя и отходящих газов. Так, например, увеличение загрузки влажного материала или повышение его влагосодержания, или то и другое одновременно, будет иметь своим следствием увеличение расходной части баланса при постоянном приходе тепла и, следовательно, соответствующее понижение температуры слоя.

Аналогичным образом увеличение количества теплоносителя или повышение его температуры при неизменной загрузке повышает приход тепла над расходом - температура слоя начнет повышаться; таким образом, температура слоя отражает любое изменение переменных, характеризующих процесс сушки.

Следовательно, температура слоя является одним из основных параметров, отражающих соответствие приходной и расходной частей теплового баланса сушки, и поддержание ее на постоянном заданном уровне главная задача системы регулирования. Наряду с этим необходимость стабилизации температуры слоя диктуется технологическими требованиями.

Нами доказано, что конечная влажность материала при сушке в кипящем слое однозначно определяется температурой слоя. Это свойство процесса позволяет регулировать качество сушки наиболее простым и надёжным способом — путём поддержания температуры слоя на заданном для данного материала уровне.

В производственных условиях неизбежны, конечно, внешние возмущающие воздействия, обусловливаемые колебанием количества сырого материала, поступающего на сушку, или его влагосодержания.

Задачей регулирования является, следовательно, компенсация возникших изменений таким образом, чтобы колебания температуры слоя при этом не превышали определенного значения. Регулирование температуры слоя можно осуществить двумя принципиально различными способами.

Вследствие малой инерционности процесса для измерения и регулирования температуры в слое могут быть использованы только быстродействующие датчики высокой эксплуатационной надежности.

Наиболее приемлемым типом датчика является малоинерционная термопара.

К недостаткам этого метода регулирования следует отнести необходимость установки промежуточного бункера и регулируемого дозирующего устройства на загрузке сырого материала.

В случае, когда сушка жёстко связана с работой предшествующей производственной станции и должна перерабатывать весь поступающий влажный материал, независимо от возможных колебаний нагрузки, рассмотренный выше способ стабилизации температуры оказывается уже недостаточным для управления процессом и должны быть приняты специальные меры для согласования производительности установки термодинамического воздействия с поступающей на неё нагрузкой. В дополнение к приведенной схеме регулирования температуры слоя вводится новый параметр, отражающий соответствие производительности установки требованиям предшествующей станции. В качестве такого параметра может служить уровень влажного материала в промежуточном бункере. Понижение уровня в бункере показывает, что производительность сушилки в данный отрезок времени превосходит производительность предшествующей станции, при этом температура теплоносителя должна быть снижена и, наоборот, накопление сырого материала в промежуточном бункере требует повышения производительности сушилки путем повышения температуры теплоносителя.

Так как температура теплоносителя при постоянном количестве воздуха, вводимого в систему, однозначно определяется расходом топлива, то такой способ регулирования основан на изменении расхода топлива в зависимости от уровня сырого материала в промежуточном бункере (рис. 3.9 а).

При этом регулирование уровня в бункере осуществляется двумя регуляторами, включенными по каскадной схеме:

вспомогательным регулятором температуры теплоносителя 2 и главным (корректирующим) регулятором уровня 5.

Второй способ регулирования температуры слоя заключается в следующем. Если по производственным условиям аэрожелобная сушилка должна работать без промежуточного бункера, то стабилизация температуры слоя достигается за счет изменения температуры теплоносителя в соответствии с мгновенной нагрузкой сушилки, предписываемой предшествующей станцией. В этом случае не требуется ни установки промежуточного бункера, ни регулировки подачи материала в слой, так как сушилка должна принимать и перерабатывать весь поступающий материал независимо от возможных колебаний.

Так как при постоянном расходе воздуха температура теплоносителя определяется только расходом топлива, то этот способ сводится к регулированию расхода топлива в зависимости от температуры слоя.

–  –  –

Рисунок 3.9 – Согласование производительности установки термодинамического воздействия с нагрузкой предшествующей технологической станции

–  –  –

Термопары для измерения температуры теплоносителя часто ошибочно устанавливают в непосредственной близости от газораспределительной решетки. Такая установка, вследствие лучистого теплообмена термопары и решетки, влечет за собой значительные погрешности в измерении температуры газа. Ошибка может достигать нескольких десятков, а иногда и сотен градусов.

Регулирование высоты слоя. Система автоматизации процесса сушки, помимо стабилизации температуры слоя и согласования нагрузок, должна также выполнять стабилизацию сопротивления слоя.

Стабилизация сопротивления слоя необходима, поскольку значительные колебания количества материала в слое и соответственно его сопротивления может привести к аварийному состоянию, а также к нарушению гидродинамического режима процесса, а в ряде случаев - и гранулометрического состава продукта.

Поддержание постоянного сопротивления слоя (или суммарного перепада в слое и газораспределительной решетке) выполняется регулятором 9 (рис. 3.7) путем изменения количества выгружаемого из слоя сухого материала. Такое регулирование достигается в результате изменения производительности выгрузного устройства (шлюзового затвора), оснащаемого регулируемым приводом.

В сушилке должно поддерживаться небольшое разрежение (порядка 50…100 Па), чтобы не допустить проникновения запыленных газов из сушилки в рабочее помещение через загрузочную течку. Это достигается при помощи вентилятора системы рециркуляции, управляемого регулятором разрежения 8.

Регулирование расхода воздуха. Наиболее важным условием обеспечения нормального режима процесса является поддержание постоянного расхода воздуха и, соответственно, скорости газа в слое.

Особенно резкие нарушения гидродинамики слоя влечет за собой понижение расхода воздуха ниже определенного предела, характерного для данного материала. При повышенном расходе воздуха увеличивается вынос материала из слоя, что приводит к повышению нагрузки на пылеулавливающие устройства и увеличению потерь продукта.

Регулирование количества воздуха, подаваемого вентилятором, производится при помощи ирисовой диафрагмы, установленной на входе вентилятора, управление которым выполняется дистанционно. Поскольку расходы воздуха и топлива, поступающих в топку, можно измерить достаточно точно, экономичность процесса горения обеспечивается путем поддержания постоянного соотношения топливо — воздух.

Весь объем воздуха, подаваемого вентилятором в систему и устанавливаемый дистанционно с пульта, распределяется на две части:

первичный — для сжигания топлива и вторичный — для разбавления топочных газов до температуры теплоносителя. Распределение воздуха производится клапаном, управляемым регулятором соотношения.

Исследование устойчивости и качества процессов регулирования основных параметров установки термодинамического воздействия позволяет рекомендовать к использованию регуляторы пропорциональноинтегрального типа. При этом целесообразно отдать предпочтение электронным регуляторам.

Должна предусматриваться возможность дистанционного управления со щита оператора следующими параметрами: расходом влажного и сухого материала, общего воздуха, воздуха на горение и расхода газов. На щит оператора выносится технологическая и аварийная сигнализация, а также дистанционное управление всеми двигателями аэрожелобной сушилки. Однако не все функции регулирования установок термодинамического воздействия автоматизированы. Некоторые из них выполняются обслуживаемым персоналом.

В схеме автоматизации процесса сушки необходимо также предусматривать выполнение контроля следующих параметров (рис.

3.10): температуры в слое и начальной температуры теплоносителя, температуры отходящих газов, расхода топлива, общего воздуха и воздуха на горение, давление в аппарате и перед вентилятором для удаления отработавшего агента сушки, сопротивления и состояние слоя и уровня материала в бункере.

Отработавший агент сушки

PIR FIR PIR FIR FIR LIR TIR TIR PDIR PIR TIR PIR FIR

Приборы контроля: 1 — давления газа; 2 —расхода газа; 3 —напора общего воздуха; 4 — расхода общего воздуха; 5 — расхода первичного воздуха; 6 — уровня влажного материала в бункере; 7 — температуры теплоносителя; 8 — температуры слоя; 9 сопротивления (высоты) слоя; 10 - разрежения в аппарате; 11 — температуры отходящих газов; 12 — давления перед дымососом; 13 — расхода сухого продукта Рисунок 3.10 – Схема технологического контроля процесса сушки в установке термодинамического воздействия.

Выводы по разделу 3.3

1. Предпочтительной аппаратурой для автоматизации установок термодинамического воздействия является электронная аппаратура.

Применительно к условиям автоматизации процесса сушки к достоинствам этой аппаратуры следует отнести, что она, включая в себя сравнительно небольшое число унифицированных блоков, позволяет осуществить регулирование температуры, расхода уровня и других параметров, реализовать каскадные схемы регулирования, выполнить дистанционное управление регулирующими органами. Аппаратура имеет достаточный выбор исполнительных механизмов как по конструктивным оформлениям, так и по перестановочным усилиям.

2. Контроль температур на установке термодинамического воздействия должен осуществляться только с помощью малоинерционных термопар. Термопару, предназначенную для контроля температуры слоя, вводят в слой на длину около 1/3 диаметра решетки и устанавливают с небольшим наклоном (5—10°) к центру аппарата. Конец термопары должен находиться на уровне 100— 150 мм от решетки.

3. Наиболее целесообразным местом установки термопары для контроля температуры агента сушки является воздуховод, соединяющий топку с подрешетным пространством установки термодинамического воздействия. В этом случае необходимо также принять меры для защиты термопары от лучистого теплообмена с топкой.

4. Для контроля температуры отработавших газов термометр сопротивления следует устанавливать не на аппарате, а в наиболее узком месте газоотводящей системы (перед циклонами).

5. Измерение перепада давления осуществляют дифманометрами.

6. Измерения расхода воздуха осуществляют с помощью нормальных диафрагм, предусматривая для их установки необходимые прямые участки. В случае затруднений с размещением диафрагмы для контроля расхода общего воздуха можно применить входную диафрагму, устанавливаемую на входе в вентилятор.

3.4 Классификация датчиков и основные требования к ним

Автоматизация различных технологических процессов, эффективное управление различными агрегатами, машинами, механизмами требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин.

Датчики (в литературе часто называемые также измерительными преобразователями) являются элементами многих систем автоматики - с их помощью получают информацию о параметрах контролируемой системы или устройства.

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам.

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности: температура – 50%, расход (массовый и объемный) – 15%, давление – 10%, уровень – 5%, количество (масса, объем) – 5%, время – 4%, электрические и магнитные величины – менее 4%.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические:

датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими.

Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

• электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

• электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

• они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

Краткая характеристика датчиков, применение которых возможно для автоматизации сушилок, приведена в табл. 3.1.

–  –  –

По принципу действия датчики можно разделить на два класса:

генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал.

Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р.

Классификация приборов для измерения температуры. При сжигании топлива температура газа, воздуха, продуктов горения, факела, ограждающих поверхностей агрегатов, экранов, нагреваемых веществ (воды, пара, металла и т.д.) является одним из основных параметров, определяющих эффективность использования тепла. Приборы для измерения температуры классифицируют следующим образом.

А. Термометры для измерения температуры контактным методом:

1) термометры расширения, использующие принцип теплового расширения жидкости (жидкостные) или твердого тела (дилатометрические);

2) термометры сопротивления, использующие изменение электрического сопротивления веществ от температуры;

3) термопреобразователи, использующие зависимость между термоэлектродвижущей силой (термоэдс), развиваемой термопарой (спаем) из 2 различных проводников, и разностью температур спая и свободных концов термопреобразователя;

4) манометрические термометры, использующие зависимость между температурой и давлением газа или паров жидкости, а также между температурой и объемом жидкости в замкнутой термосистеме.

Б. Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом:

1) яркостные пирометры, измеряющие яркость нагретого тела на данной длине волны;

2) радиационные пирометры, измеряющие температуру по тепловому действию лучеиспускания накаленного тела во всем спектре длин волн.

Терморезистор (от термо и резистор), термистор, термосопротивление, полупроводниковый резистор, обладающий свойством существенно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры (см. рис. 3.11). Терморезистор — один из наиболее простых полупроводниковых приборов. Главные параметры терморезистора — диапазон рабочих температур и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), определяемый как относительное приращение сопротивления (в %) при изменении температуры на 1 К.

Различают терморезисторы с отрицательным ТКС (ОТ), у которых электрическое сопротивление с ростом температуры убывает, и с положительным ТКС (ПТ), у которых оно возрастает. Диапазон рабочих температур большинства ОТ лежит в пределах от 170—210 К до 370—570 К с ТКС при комнатных температурах, равным (-2,4)—(-8,4)%/К.

Существуют ОТ высокотемпературные (900—1300 К) и низкотемпературные (4,2—77 K); TKC последних составляет (-15)—(К и более [3.19].

Рисунок 3.11 – Терморезисторы

Терморезисторы выпускаются в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок. Размеры терморезистора варьируют от нескольких мкм до нескольких см. На основе терморезисторов разработаны системы и устройства дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации и теплового контроля, температурной компенсации различных элементов электрической цепи, измерения вакуума и скорости движения жидкостей и газов, а также мощности измерители и др.

Термопара, датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников) (см. рис. 3.12).

Действие термопары основано на эффекте Зеебека. Если контакты (обычно — спаи) проводящих элементов, образующих термопару (их часто называют термоэлектродами), находятся при разных температурах, то в цепи термопары возникает ЭДС (термоэдс), величина которой однозначно определяется температурой «горячего» и «холодного»

контактов и природой материалов, примененных в качестве термоэлектродов [3.20].

Рисунок 3.12 – Фото термопар

Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т.п.) Термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. При измерении температуры один из спаев осязательно термостатируется (обычно при 273 К). В зависимости от конструкции и назначения различают термопары: погруженные и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и т.д.

Термометр манометрический – прибор для измерения температуры, действие которого основано на одном из трёх принципов:

тепловом расширении жидкости, температурной зависимости давления газа и температурной зависимости давления насыщенных паров жидкости.

Термометры манометрические предназначены для непрерывного измерения температуры жидких или газообразных сред в стационарных промышленных установках.

В зависимости от заполняющего вещества, термометры манометрические делятся на газовые, парожидкостные и жидкостные.

Измерительная система термометра манометрического состоит из погружаемого элемента, капиллярного провода и трубчатой пружины в корпусе. Данные элементы соединены в единое устройство, которое под давлением заполняется инертным газом. Изменение температуры влечет изменение объема или внутреннего давления в погружаемом устройстве.

Давление деформирует измерительную пружину, отклонение которой передается с помощью стрелочного механизма на стрелку.

Термометры манометрические (см. рис. 3.13) могут применяться во взрывоопасных помещениях. Наиболее уязвимым в конструкции термометров манометрических являются места присоединения к термобаллону и манометру. Поэтому следует обращать особое внимание на аккуратность при монтаже этих приборов.

Рисунок 3.13 – Термометр манометрический Благодаря широкому диапазону рабочих температур, термометры манометрические находят широкое применение в машиностроении, пищевой промышленности, холодильном оборудовании.

Электроконтактные термометры (см. рис. 3.14) представляют собой ртутные термометры, снабжённые системой контактов, которые могут быть задействованы в цепях управления и сигнализации.

–  –  –

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел (см. рис. 3.15). Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

–  –  –

Влагомеры и гигрометры. Влагомеры – приборы для измерения влажности жидких и твёрдых веществ, гигрометры – влажности газов.

Ранее гигрометрами называли приборы для определения влажности воздуха.

Для измерения влажности жидкостей (т.е. содержания примеси воды в жидкости, в которой вода не является основным компонентом, например в нефти, спирте) употребляются ёмкостные влагомеры, действие которых основано на определении диэлектрической постоянной или диэлектрических потерь в жидкости, кондуктометрические влагомеры, в которых измеряется электропроводность жидкости, а также гигроскопическим электрохимическим влагомеры для газов со встроенным испарителем. Фото наиболее распространенных влагометров приведены на рис. 3.16.

Влажность твёрдых тел определяется ёмкостными и кондуктометрическими влагомерами. Используют также резонансное поглощение радиоволн ядрами водорода, входящими в состав воды. В таком влагомере контролируемый материал помещают в катушку колебательного контура радиочастотного генератора, частоту которого плавно изменяют. При частоте, соответствующей ядерному магнитному резонансу, резко возрастает поглощение энергии в колебательном контуре; величина поглощённой энергии служит мерой влажности материала. Радиоизотопные Влагомеры работают по принципу сравнения количественных характеристик процессов взаимодействия ядерных излучений с атомами водорода и с атомами других элементов. Наиболее употребительны влагомеры, действие которых основано на ослаблении потока g-лучей и замедлении быстрых нейтронов.

Рисунок 3.16 – Влагомеры ёмкостные и кондуктометрические Поточные влагомеры (см.

рис. 3.17) предназначены для определения массовой доли влаги (влажности) материала, движущегося в потоке.

–  –  –

Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный и прочие (см. рис. 3.18).

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.

Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке. Волосной и плёночный гигрометр в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха.

Показания волосного и плёночного гигрометра периодически сравниваются с показаниями более точного прибора — психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха.

В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление;

недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

Рисунок 3.18 – Гигрометры

Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.

Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на Пельтье эффекте, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микротермометром.

Всё большее распространение находят электролитические гигрометры с подогревом, действие которых основано на принципе измерения точки росы над насыщенным соляным раствором (обычно хлористым литием), которая для данной соли находится в известной зависимости от влажности. Чувствительный элемент состоит из термометра сопротивления, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение.

Анемометр (от греческого анемос – ветер, и метрео – измерение) — измерительный прибор, предназначенный для определения скорости ветра, а также для измерения скорости направленных воздушных и газовых потоков (см. рис. 3.19).

–  –  –

В настоящее время промышленность предлагает широкий выбор переносных и стационарных электронных анемометров всевозможных марок и модификаций как отечественных, так и зарубежных фирмизготовителей. Причем все анемометры отечественного производства и многие анемометры зарубежного производства внесены в Государственный реестр средств измерений России.

При выборе анемометра для решения конкретных практических задач по измерению скорости воздуха необходимо учитывать множество факторов, таких как диапазон измерений анемометра, погрешность измерения скорости воздушного потока, диапазон рабочих температур, степень защиты анемометра от воздействия агрессивных факторов окружающей среды и уровень взрывозащиты, влагозащищенность и водонепроницаемость анемометра, габаритные размеры, как самого прибора, так и чувствительного элемента анемометра и т.д.

Краткая классификация анемометров Анемометр, как измерительный прибор, состоит из трех основных частей:

Приемное устройство (чувствительный элемент анемометра, • первичный преобразователь анемометра);

Вторичный преобразователь (механический, пневматический или • электронный блок анемометра);

Отсчетное устройство (указатель стрелки, шкала, индикатор, • дисплей анемометра).

По принципу действия чувствительных элементов анемометры подразделяются на группы:

Заторможенные или динамометрические анемометры (трубки Пито •

- Прандтля);

Вращающиеся анемометры (чашечные, винтовые, крыльчатые • анемометры);

Поплавковые анемометры;

• Тепловые анемометры (термоанемометры);

• Вихревые анемометры;

• Ультразвуковые анемометры (акустические анемометры);

• Оптические анемометры (лазерные, доплеровские анемометры).

3.5 Разработка экспресс-метода определения структуры зернового слоя В термодинамических устройствах материал находится во взвешенном состоянии, которое необходимо контролировать.

Для этой цели нами разработан экспресс-метод, в основе которого заложено фиксирование изменяющейся структуры зернового слоя путём измерения интенсивности волнового потока, пронизывающего движущийся зерновой слой (см. рис. 3.20).

источник волнового

–  –  –

путем изменения величины напряжения (ЛАТРом 9), подаваемого в электрическую цепь диапроектора на лампу накаливания.

А Б А 14 В 1 – вентилятор; 2 – диффузор; 3 – аэрожелобный сушильный короб; 4 – воздухораспределительный канал аэрожелобного сушильного короба; 5 – грузонесущий канал сушильного короба; 6 – патрубок выпуска отработавшего воздуха; 7 – решетка системы разделения зерна и отработавшего воздушного потока; 8 – грузонесущая перегородка; 9 – бункер; 10 – нория; 11 – бункер резерва; 12 – зернопроводы; 13 – зернослив; 14 – шлюзовой затвор; А – место замера полного и динамического давлений; Б – место замера высоты и уровня псевдоожижения зернового слоя; В – место отбора проб зерна Рисунок 3.11 – Схема модели экспериментальной установки с двумя аэрожелобными сушильными коробами 1 – селеновый датчик; 2 – светопроницаемая лопатка жалюзей; 3 – воздухораспределительный канал аэрожелоба; 4 – измерительная линейка; 5 – лампа подсветки; 6 – грузонесущий канал аэрожелоба; 7, 10 – видеокамера; 8 – источник света (диапроектор); 9 – лабораторный автотрансформатор (ЛАТР); 11 – люксметр.

Рисунок 3.22 – Схема размещения приборов и оборудования при определении уровня псевдоожижения зернового слоя аэрожелобом Установлено, что существенное влияние на степень псевдооожижения зернового материала в аэрожелобе оказывают такие факторы, как частота вращения ротора шлюзового затвора nш; расход воздуха в начальном сечении воздухораспределительного канала аэрожелоба Q; влажность зернового материала.

Изменение их значений вызывает смену состояний зернового слоя, фиксирование которого во времени осуществляли с помощью видеокамеры 10.

Рисунок 3.23 – Малая модель экспериментальной установки с двумя сушильными коробами в лаборатории Костромской ГСХА По окончании опытов видеозапись обрабатывали с использованием видеомагнитофона в режиме покадрового воспроизведения с целью получения осциллограммы.

Длина реализации включала 7…10 низкочастотных составляющих процесса, при этом шаг дискретизации принимался от 0,5 до 1 секунды. Начало процесса определялось моментом подачи светового потока синхронизации работы видеокамер. Дальнейшая обработка полученных осциллограмм проводилась методом ординат.

С целью сопоставления полученных результатов определения степени псевдоожижения по методике «просвечивания» слоя с результатами, полученными классическим способом, был поставлен однофакторный эксперимент. В качестве функции отклика взята степень опсевдоожижения, %, определяемая по известной зависимости

–  –  –

V з – объем зерновок, м3.

В качестве варьируемого фактора приняты показания люксметра О, люкс.

Установку (рисунок 3.21) включали в работу, загружали зерновым материалом. Устанавливали необходимый уровень варьируемого фактора по показаниям люксметра, изменяя подачу воздуха в воздухораспределительный канал аэрожелоба путем прикрытия входных окон вентиляторов. Фиксировали высоту слоя зерна в сушильной камере.

По световому сигналу от фотовспышки полностью перекрывали входные окна вентиляторов, при этом зерновки плотным слоем располагались на поверхности грузонесущей перегородки. Фиксировали высоту слоя зерна в сушильной камере. Используя известные математические зависимости, учитывая среднее значение порозности слоя (для ячменя) в плотном слое п = 45 %, определяли.

По результатам проведенного эксперимента была построена тарировочная кривая перевода (сопоставления) данных, полученных по предлагаемой и известной методикам (рисунок 3.24).

,% О,лк Рисунок 3.24 – Тарировочный график прибора Анализ полученной зависимости позволяет сделать следующие выводы. Чувствительность прибора очень высокая в диапазоне ожижения зернового вороха свыше 94%. Результаты проведенного анализа по определению числовых характеристик полученных экспериментальных данных свидетельствуют о малом их рассеянии относительно среднего значения в опыте (коэффициент вариации значений псевдооожижения зерна во всех опытах менее 1,24%). Однако большому диапазону от 45 до 94% псевдоожижения зерна соответствует малый диапазон изменения интенсивности светового потока, фиксируемого люксметром. По нашему мнению это связано с большой выбранной толщиной просвечиваемого слоя в опыте. Поднять чувствительность прибора в этом диапазоне можно, если поместить селеновый датчик непосредственно в зерновой слой в защитной, светопроницаемой, герметичной оболочке. Кроме того, такая постановка датчика будет способствовать самоочищению поверхности от пыли, что также благоприятно отразится на уменьшении погрешности показаний прибора.

4 РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАКЕТНОГО

ОБРАЗЦА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ

ОТДЕЛЕНИЯ СЕМЕННОЙ ЧАСТИ УРОЖАЯ ОТ СТЕБЛЕЙ

ПРИ РАЗДЕЛЬНОЙ УБОРКЕ ЛЬНА

Введение Уборка льна-долгунца является наиболее важным и трудоемким технологическим процессом при возделывании названной культуры.

В нашей стране до настоящего времени почти повсеместно применяется комбайновая уборка льна [4.1]. В последние годы в отдельных льноводческих хозяйствах проводятся работы по внедрению в производство технологии раздельной уборки. Научными организациями предлагается комбинированная технология уборки льна. Технология раздельной уборки льна имеет многие преимущества в сравнении с комбайновой и является в современных условиях предпочтительной для нашего сельского хозяйства.

В зоне рискованного земледелия, к которой относятся многие области традиционного льноводства России, уборку льна-долгунца как комбайновым, так и раздельным способами требуется проводить в очень короткие сроки. Поэтому машины для уборки льна должны обладать высокой надежностью и производительностью.

Уборка льна-долгунца состоит из ряда последовательных технологических операций, основными из которых являются теребление растений (первая фаза уборки) и отделение семенной части урожая от стеблей (вторая фаза уборки). Эти операции выполняются как при комбайновой, так и при раздельной уборке льна.

Для реализации комбайновой уборки льна в нашей стране разработан целый ряд льнокомбайнов, однако многие из них морально устарели и сдерживают повышение эффективности льноводства. Для реализации второй фазы раздельной уборки льна в нашей стране машин не выпускается. Заграничные машины такого назначения стоят очень дорого. Их окупаемость в российских условиях сомнительна. Из-за отсутствия машин труженики нашего сельского хозяйства не могут применять раздельную уборку льна на своих полях. В институте механизации льноводства (г. Тверь) разработана самоходная льнотеребилка и проводятся работы по созданию подборщикаочесывателя. Разработаны опытные образцы машин такого назначения, однако они не прошли ещё широкой хозяйственной проверки, их работоспособность требует подтверждения.

Главным технологическим органом машины для реализации второй фазы раздельной уборки льна является аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей. От его работоспособности в основном зависит жизнеспособность машины. При проверке разных технологий уборки льна в шестидесятые годы прошлого столетия было отмечено, что раздельная уборка в большей мере, чем комбайновая зависит от погодных условий. Поэтому аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей, применяемый в подборщике-очесывателе, должен работать и на лентах повышенной влажности. Раздельную уборку льна необходимо осуществлять в короткие сроки. Из этого вытекает, что очесывающий аппарат не должен сдерживать производительность льноуборочной машины. Следует сказать также, что от очесывающего аппарата зависят потери стеблей в виде путанины и семян. В настоящее время аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей при раздельной уборке льна, отвечающий высказанным требованиям, не разработан.

Современное сельское хозяйство требует разработки и внедрения в производство более эффективные технологии уборки льна и тресты, совершенствования машин для их реализации. Это не в последнюю очередь относится к машинам и аппаратам для раздельной уборки льна.

В Костромской ГСХА предложена [4.2, 4.3] и разрабатывается новая технология уборки льна, приготовления, уборки и подготовки к переработке тресты. Эта технология нацелена на увеличение выхода длинного волокна из тресты и получение качественных семян, базируется она на раздельной уборке льна. Для внедрения в практику названной технологии уборки льна необходимо разработать удовлетворяющий производство подборщик-очесыватель с усовершенствованным аппаратом для отделения семян от стеблей. Задачу усовершенствования очесывающего аппарата для льна и решает данная научная работа.

4.1 Обоснование необходимости проведения НИР

В современных условиях хозяйствования льноводство нашей страны оказалось в кризисном состоянии, поскольку нет технологий и машин, отвечающих этим условиям. В последние годы наблюдается активный поиск технологии уборки льна-долгунца, удовлетворяющей производство. Для повышения эффективности льноводства научные организации предлагают [4.1] применять комбинированную технологию уборки культуры, которая предполагает использование на ранней стадии созревания растений раздельной уборки, а затем комбайновой - в основном, для получения качественных семян. Таким образом, комбинированная технология будет включать сначала раздельную и затем комбайновую уборки.

Комбайновая технология уборки льна долгие годы применялась и в настоящее время применяется повсеместно в нашей стране. Для её реализации разработан целый ряд льноуборочных комбайнов [4.4].

Однако комбайновая уборка сама по себе имеет недостатки. Это связано с тем, что в растении льна волокно созревает раньше, чем семена, и для того, чтобы получить качественные семена, сроки уборки культуры смещают на более поздние, теряя при этом качество волокна. Средний номер тресты, сдаваемой на наши льнозаводы, не превышает единицы.

Урожайность семян в последние годы составляет 1,4-1,5 ц/га при низкой их всхожести [4.1]. На сушку льновороха расходуется много топлива и денежных средств, что повышает стоимость семян. Цена семян на посев равняется примерно 30 % от стоимости всей льнопродукции, получаемой с гектара. В последнее время сушильные пункты во многих хозяйствах льноводной зоны разрушены, а при комбайновой уборке льна без сушильного оборудования качественные семена получить невозможно.

Это ещё больше усложняет задачу получения достаточного количества качественного семенного материала. Эти примеры свидетельствуют о том, комбайновая уборка льна-долгунца в рыночных условиях хозяйствования не является рациональной для сельских товаропроизводителей как в смысле получения качественной тресты, так и качественных, но недорогих семян. Таким образом, комбайновая уборка льна в настоящее время в нашей стране морально и физически устарела и снижает эффективность льноводства.

Раздельная уборка льна предусматривает раннее теребление растений и дозревание семян в коробочках на стеблях в лентах, разостланных теребилкой. Из этого вытекает, что раздельная уборка льна за счет раннего теребления и дозревания семян в коробочках на стеблях позволяет получить высококачественную тресту и одновременно семена, пригодные для посева, при меньших затратах топлива и средств. Кроме того, она смещает уборку тресты на более ранние сроки, что способствует повышению качества льнопродукции и применению средств механизации при осуществлении операций. Внедрение раздельной уборки льна в производство в настоящее время поможет увеличить доходы, получаемые от льноводства, и в целом - повысить эффективность работы льноводческой отрасли. В то же время имеется необходимость совершенствовать технологию раздельной уборки льна для получения качественных семян при неблагоприятных погодных условиях.

В нашей стране многие годы проводятся работы по созданию машин для раздельной уборки льна [4.5, 4.6]. Для реализации первой фазы технологии была разработана теребилка ТЛН-1,5. Для осуществления второй фазы выпускалась опытными партиями льноподборщикмолотилка ЛМН-1. Однако эти машины широкого распространения не получили, так как имели недостатки. Теребилка ТЛН-1,5 имела низкую производительность, допускала повышенные потери семян, недостаточно надежно работала на полеглом льне. Подборщик-молотилка ЛМН-1 имела вальцово-битерный аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей, который не справлялся со своими обязанностями при работе на влажном льне. Машина не имела бункера для вороха, из-за чего снижалась её производительность. Кроме того, при работе машины происходило наматывание стеблей на битера, то есть она не обладала и достаточной технологической надежностью. В средине шестидесятых годов была проведена проверка разных технологий уборки льна. В производственных условиях сравнивались комбайновая и раздельная уборки. Тогда энергоресурсы мало влияли на эффективность работы льняного комплекса, так как они имели небольшую стоимость, комбайновая уборка оказалась более предпочтительной в сравнении с раздельной.

В средине восьмидесятых годов прошлого столетия, вместе с ростом цен на энергоносители, снова заметно увеличился интерес к раздельной уборке льна. В последующие годы проводились работы по созданию машин для раздельной уборки. В институте механизации льноводства (г. Тверь) были разработаны опытные образцы машин для реализации раздельной уборки льна. Прошла модернизацию теребилка ТЛН-1,5 [4.7, 4.8]. В результате потери семян при работе машины были уменьшены. Однако модернизированная машина также не могла работать на высоких скоростях, что снижало её производительность. Недостаточно хорошо она теребила и полеглый лен.

Одновременно с модернизацией теребилки проводились работы и по созданию подборщика-очесывателя. Сначала делались попытки разработать прицепной подборщик-очесыватель. Было изготовлено несколько опытных образцов машины [4.7, 4.8]. В них были применены разные по принципу действия и конструкции аппараты для отделения семенной части урожая от стеблей. Однако в производство ни один из образцов этого прицепного подборщика-очесывателя не был запущен, так как все они не совсем хорошо справлялись с работой. Да и спрос на льноуборочные машины в те годы упал, так как хозяйства нашей страны не имели средств на их приобретение.

Здесь следует отметить, что технология раздельной уборки льна, имеющая значительные преимущества в сравнении с комбайновой, не является такой простой, какой кажется она на первый взгляд. Дело в том, что раздельная уборка обладает большей зависимостью от погодных условий, чем комбайновая, а также требует более высокой культуры земледелия и строгого выполнения технологической дисциплины.

Машины для реализации раздельной уборки должны работать более качественно. Ленты растений, расстилаемые теребилкой, должны быть прямолинейными, с минимальной растянутостью стеблей. Теребильная машина должна быть прямоточной, чтобы сформированная лента растений расстилалась на той же полосе поля, с которой они и вытереблены. Прямоточным должен быть и подборщик-очесыватель. В нашей стране указанные условия выполняются не в полной мере, машины не выпускаются, поэтому раздельная уборка льна и не находит применения.

В дальнем зарубежье раздельная уборка льна-долгунца распространена широко. Там для неё более подходящие природноклиматические условия и высокая культура земледелия. В Западной Европе получают высокие урожаи льна-долгунца. В таких условиях экономически эффективно использовать и прямоточные самоходные машины. Прямоточные самоходные теребилки на выровненых полях двигаются на высокой скорости, показывают большую производительность и при этом расстилают качественную ленту. На ровных полях и прямых лентах самоходные очесыватели также показывают хорошие результаты работы. Но большинство полей, отводимых под лен, не могут обеспечить высокую работоспособность импортных машин, поэтому создание теребилок и очесывателей, адаптированных для российских условий, является актуальным.

В институте механизации льноводства разработана самоходная прямоточная теребилка ЛТС-1,65 [4.8, 4.9]. Она в принципиальном плане является копией машин иностранного производства. Основное отличие состоит в том, что эта машина имеет ширину захвата 1,65 м. На наш взгляд, при разработке машины увеличенную ширину захвата приняли для повышения её поперечной устойчивости. Однако такая ширина приводит к увеличению неравномерности вылежки тресты. В этом явный недостаток указанной машины. Самоходная ЛТС-1,65 имеет массу 4500 кг, то есть она в сравнении с прицепными машинами стоит очень дорого, поэтому себестоимость работы машины на одном гектаре является высокой. Следовательно, применение однопоточной самоходной теребилки отрицательно повлияет на эффективность технологии раздельной уборки льна и льноводства в нашей стране.

В институте механизации льноводства проводятся работы и по созданию самоходного подборщика-очесывателя. Разработан опытный образец машины, имеющий марку ПОЛС-01. На образце установлен очесывающий аппарат, аналогичный применяемому на льнокомбайне ЛКА. Этот очесывающий аппарат при работе на льнокомбайне допускает большой отход стеблей в путанину. Во время выполнения технологического процесса подборщиком-очесывателем в аппарат для отделения семенной части урожая поступает лента растений худшего качества, так как эта лента при осуществлении первой фазы раздельной уборки льна расстилается теребилкой на поле и при осуществлении второй фазы она подбирается с почвы. Следовательно, при работе указанного очесывающего аппарата в схеме подборщика-очесываеля отход стеблей в путанину ещё увеличится. В этом будет значительный недостаток машины и раздельной уборки льна. Высок а и стоимость этой самоходной машины, имеющей двигатель, трансмиссию, системы элекрооборудования и гидравлики, кабину и органы управления движением. Это также будет ухудшать экономику раздельной уборки, а также и льноводства.

В Костромской ГСХА в конце прошлого столетия был создан комплекс машин для раздельной уборки льна, включающий прицепные теребилку-плющилку ТПЛ-4К и подборщик-очесыватель ПОЛ-1,5К [4.7, 4.10, 4.11, 4.12, 4.13, 4.14, 4.15]. Этот комплекс разработан с использованием рабочих органов льнокомбайна ЛК-4А. В качестве базы для ТПЛ-4К послужила теребильная часть комбайна, а в подборщикеочесывателе использована очесывающе-транспортирующая система комбайна без какого-либо её изменения. В то время льнокомбайн ЛК-4А широко использовался для уборки льна, хотя он имел многие недостатки, особенно видимые в настоящее время. Эти недостатки комбайна перешли в теребилку-плющилку и подборщик-очесыватель. Теребилка не была прямоточной машиной, она неудовлетворительно работала на полеглом льне. ПОЛ-1,5К также был выполнен по Г-образной схеме. Он не имел бункера для вороха. Положительным можно назвать то, что подборщикочесыватель мог работать на ленте и высокой влажности, так как он имел гребневой очесывающий аппарат. Этим он максимально снижал зависимость раздельной уборки от погодных условий. Можно утверждать, что и в настоящее время у наших сельхозпроизводителей льнопродукции не имеется такой машины, работа которой также мало зависела бы от погоды. Но подборщик-очесыватель ПОЛ-1,5К имел и серьезный недостаток, вытекающий из наличия в машине гребневого очесывающего аппарата – он давал большой отход стеблей в путанину. При его работе приходилось разравнивать ворох в агрегатируемом с ним прицепе, так как эта машина не имела бункера. Комплекс машин Костромской ГСХА в те годы застоя в льноводстве не нашел спроса, так как сельскохозяйственные предприятия, не имея денег, совсем не покупали новую технику. В настоящее время наши хозяйства и хотели бы купить льноуборочные машины, но многие отечественные агрегаты морально устарели или в нашей стране больше не выпускаются.

Некоторые хозяйства для реализации раздельной уборки льна пытаются приобретать машины производства стран Западной Европы (Франции, Бельгии). Однако, как уже было сказано, западноевропейские машины в большинстве своем являются самоходными. Они качественно и производительно работают на ровных европейских полях, но из-за высокой стоимости и низкой урожайности льна в современных условиях эти машины себя не оправдают.

В настоящее время в нашей стране производство льноуборочных машин практически развалено. Однако нет и перспективных разработок, удовлетворяющих производственников. Они насмотрелись на иностранные машины, которые быстро передвигаются по полю в том числе и при уборке полеглого льна. Наши машины, даже вновь разрабатываемые, не могут сравняться с иностранными по производительности, а во многих случаях по технологической и технической надежности. Наши льноуборочные машины морально устарели и требуют замены. Таким образом, наши льноводческие хозяйства в настоящее время не имеют машин для выполнения раздельной уборки льна, более экономически целесообразной в рыночных условиях.

В Костромской ГСХА на средства Федерального бюджета в 2009годы разработана прицепная прямоточная теребилка льна с усовершенствованным теребильным аппаратом.

При усовершенствовании аппарата за основу был взят французский аппарат со сходящимися к центру ручьями [4.16]. Этот аппарат может работать на высокой скорости при тереблении нормального льна, но он производительно работает и на полеглом льне. Основная цель усовершенствования – уменьшить растянутость стеблей в формируемой аппаратом ленте, но при этом и сохранить его работоспособность на полеглом льне. Для проверки усовершенствованного теребильного аппарата была разработана экспериментальная прицепная прямоточная машина. В 2010 году эта теребилка была проверена на короткостебельном льне и показала, что она вполне может убирать такой лен. В 2011 году была проведена небольшая доработка машины, после чего она проверена в производственных условиях при тереблении льна нормальной высоты на поле, где встречались и очаги полеглого льна. Машиной в 2010 году вытереблено 83 га льна. При проверке агрегат, состоящий из трактора МТЗ-80 и экспериментальной теребилки, двигался по полю со скоростью 12-15 км/ч и на этой скорости выполнял работу не хуже бельгийской самоходной теребилки «Union». Производственная проверка показала, что экспериментальная прицепная прямоточная теребилка хорошо выполняет технологический процесс и она может служить базой для разработки производственной машины. Масса экспериментальной теребилки составляет 1400 кг, что примерно в три раза меньше, чем масса самоходной теребилки ЛТС-1,65, разработанной в институте механизации льноводства. Прицепная прямоточная машина будет стоить также примерно в три раза меньше, то есть в экономическом плане прицепная машина будет конкурентоспособной в сравнении с самоходной.

Применение такой машины в сельскохозяйственном производстве повысит экономическую эффективность раздельной уборки и льноводства в целом.

Хуже обстоит дело с осуществлением второй фазы раздельной уборки льна. Отечественных машин такого назначения вообще нет, а заграничные подборщики-очесыватели стоят очень дорого, и не совсем подходят для наших условий. Это говорит о том, что разработка отечественного подборщика-очесывателя, не уступающего по производительности и качеству работы импортным машинам, является актуальной задачей.

Как уже было сказано, основным рабочим органом машины для осуществления второй фазы раздельной уборки льна является аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей. От его технологической схемы и конструкции зависит работоспособность машины, а особенно на влажных лентах, чистота очеса коробочек (потери семян), отход стеблей в путанину и производительность агрегата. Следовательно, для работоспособной машины, осуществляющей вторую фазу раздельной уборки льна, необходимо разработать аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей, удовлетворяющий вышеуказанным требованиям.

В Костромской ГСХА разработана схема новой технологии уборки льна, уборки и подготовки к переработке тресты [4.2]. Цель этой технологии – увеличить сбор волокнистой льнопродукции с единицы площади посева, повысить выход качественного длинного волокна из тресты, увеличить производство полноценного семенного материала в условиях полосы традиционного льноводства, а также уменьшить затраты на уборку урожая. Таким образом, новая технология направлена на повышение эффективности льноводства. Технология комплексно охватывает все операции, начиная от теребления льна и отделения семенной части урожая от стеблей в поле и заканчивая подготовкой слоя тресты к переработке на льнозаводе, и проведение всех операций подчинено единой цели.

Основное отличие новой технологии уборки льна и тресты от традиционной состоит в том, что при реализации её в поле перед заматыванием льнопродукции в рулоны производят сдваивание лент накладыванием вершинных частей стеблей одной из них на вершинные другой, а комлями наружу. На льнозаводе после разматывания рулонов ленты разделяют и одну укладывают на другую с ориентированием всех стеблей комлями в ту же сторону.

При реализации новой технологии все посевы льна будут убираться по двухфазной технологии. Отличие новой технологии уборки льна от традиционной также и в том, что в процессе теребления культуры каждые две ленты растений будут расстилаться на почву в валок вершинными частями одна к другой, а комлями наружу. На части посевных площадей для производства семенного материала повышенного качества обе ленты валка будут расстилаться вершинными частями на один почвенный гребень, а для получения семян самых высоких репродукций – с образованием полушатра [4.3].

Новая технология будет включать следующие операции:

1 – теребление льна двухпоточной машиной и расстил валка, состоящего из двух лент, с расположением их коробчатыми частями одна к другой, а комлями наружу;

2 – подбор валка, отделение семенной части урожая от стеблей, оборачивание лент и расстил их вершинами наружу;

3 – вспушивание двух смежных лент (по необходимости);

4 – оборачивание двух смежных лент с формированием валка, в котором одна лента наложена на другую вершинными частями стеблей, а комлями наружу;

5 – вспушивание валка (по необходимости);

6 – подбор валка и прессование из него рулона, в котором комли стеблей одной ленты находятся в одной торцевой плоскости паковки и второй ленты – в противоположной её плоскости;

7 – погрузку, перевозку и хранение рулонов;

8 – доставку рулонов в цех переработки;

9 – разматывание рулонов с образованием слоя, в котором одна лента наложена на другую вершинными частями стеблей, а комлями наружу;

10 – разделение лент и перекладывание одной из них на другую с формированием слоя, в котором все стебли расположены комлями в одну сторону и имеют минимальную растянутость;

11 – подачу слоя стеблей в мяльно-трепальный агрегат.

Как видно, при реализации разрабатываемой технологии будет применяться двухпоточный подборщик-очесыватель льна. Машина будет иметь два аппарата для отделения семенной части урожая от стеблей. Она будет подбирать с почвы одновременно две ленты, расположенные вершинами одна к другой, или две ленты, разостланные в полушатер.

Следовательно, условия работы аппаратов будут более тяжелыми, чем при обработке одной обычной ленты. Из сказанного вытекает, что для новой машины необходимо разработать упомянутый технологический орган, надежно работающий, допускающий при работе минимальные потери семян и стеблей.

4.2 Анализ известных аппаратов для отделения семенной части урожая от стеблей льна-долгунца Отделение семенных коробочек от стеблей – необходимая технологическая операция при уборке льна-долгунца, издавна осуществляется двумя принципиально различными способами:

разрушением их на стеблях и отрывом от стеблей [4.5, 4.6, 4.17]. Первый способ применим только на сухом льне и обеспечивается путем плющения коробочек в вальцовых аппаратах, а второй – на сухом и свежевытеребленном льне путем очеса коробочек в гребневых, щелевых и битерных очесывающих аппаратах. При этом от стеблей отделяются целые и частично разрушенные коробочки. Известен также нашедший ограниченное распространение в практике нашей страны способ отделения семенных коробочек от стеблей в два приема – разрушением их на стеблях плющением с последующим вычесыванием разрушенных коробочек и выделением семян, осуществляемый на сухом льне в вальцово-гребневых и вальцово-битерных комбинированных аппаратах.

От совершенства способа отделения семенных коробочек от стеблей льна и устройства для его осуществления зависят потери льносоломы и семян, выход и качество волокна, а также состав получаемого вороха и затраты на его транспортировку, сушку и переработку.

Вальцовые аппараты находили некоторое применение в нашей стране при разработке первых механизмов для обмолота льна. Большим достоинством вальцовых аппаратов плющильного типа является то, что они почти не повреждают стебли и дают отход их в путанину не более 0,3

– 1,0 % [4.5, 4.6, 4.17]. Однако применение вальцовых аппаратов ограничено из-за их высоких требований к влажности льна - наилучшее качество их работы достигается на льне с влажностью, не превышающей 15%. Для достижения полного обмолота льна за один пропуск требуется устанавливать на машине большое количество плющильных вальцов, что увеличивает её габариты. Несмотря на это, при повышении подачи и влажности требуется увеличивать число пропусков льна через вальцы, а это снижает производительность машины. По этим причинам вальцовые аппараты не нашли применения в мобильных машинах для уборки льна [4.5].

Анализ устройств для осуществления известных способов очеса льна показал, что все они могут быть условно разделены на две группы. К первой группе относятся гребневые устройства, рабочие элементы которых (зубья) проникают внутрь слоя между стеблями и при своем движении не только отрывают коробочки, но и расчесывают перепутанные стебли. Ко второй группе относятся щелевые, битерные и другие устройства, рабочие элементы которых (очесывающие планки, била, цепи и т.д.) не проникают внутрь слоя, они отрывают коробочки без расчесывания слоя, существенного повреждения и отхода стеблей в путанину.

Характерной особенностью устройств, отнесенных к первой группе, является их универсальность, то есть способность осуществлять очес льна любой спелости и влажности, но при этом отходом стеблей в путанину значителен, высока и повреждаемость стеблей [4.5].

Вопросам теоретического и экспериментального обоснования конструктивных параметров и режимов работы гребневых очесывающих устройств посвящены работы М.И. Шлыкова [4.18], П.Ф. Прибыткова [4.19], П.К. Шрамко [4.20], Л.Ю.Гурвича [4.21], М.Н. Летошнева [4.22], Л.Г. Ляднова [4.23], Б.П. Можарова [4.5, 4.24] и других авторов. Анализ перечисленных работ показывает, что основными направлениями в совершенствовании очесывающих устройств являются повышение чистоты очеса семенных коробочек, уменьшение повреждения и отхода стеблей в путанину, увеличение выхода длинного волокна и снижение энергоемкости процесса очеса.

М.И. Шлыков [4.18] весь процесс очеса льна гребнем разделяет на проникновение зубьев в толщу льна, расчесывание ленты и обрывание семенных коробочек. Он рассмотрел взаимное расположение гребня и стеблей в процессе очесывания от момента пронизывания слоя стеблей до выхода зубьев из слоя и сформулировал основные требования к процессу очесывания, которые сводятся к полноте очеса коробочек при наименьших максимальных усилиях и затратах работы с минимальной повреждаемостью стеблей и коробочек.

При исследовании процесса очесывания рассматриваются два случая отрыва коробочки. Первый, когда просвет между зубьями меньше её диаметра, и второй, когда больше. Автором показано, что просвет равный 4 мм не обеспечивает обязательного отрыва всех коробочек, имеющих диаметр, больший величины просвета. Очевидно, это имеет место из-за деформации свежих семенных коробочек.

Во втором случае коробочка опирается только на один зуб, а от другого она отделена стеблями, поэтому отрыв её еще менее вероятен и зависит от скорости гребня, плотности слоя стеблей и просвета между зубьями. Заданная агротребованиями чистота очеса может быть достигнута только многократным (до 6 раз) прочесом слоя. Автором установлено, что максимальные усилия при первом прочесе слоя гребнем в 2-3 раза выше, чем при втором прочесе, работа расчесывания стеблей в 6-18 раз превышает работу отрыва коробочек, а повреждение и отход стеблей в путанину возрастает с увеличением скорости гребня, начальной плотности слоя и с уменьшением просвета между зубьями. Поэтому наиболее рациональным является последовательный способ очеса, при котором действие зубьев на ленту осуществляют, начиная с вершинной части растений, а величина ступени должна быть не более 100-150 мм.

Из сказанного следует, что перед очесом слоя гребнем крайне необходима его предварительная эффективная технологическая подготовка, которая должна включать отделение некоторой части семенных коробочек или их разрушение, нарушение механических связей между стеблями, частичную их параллелизацию.

Л.Г. Лядновым [4.23] выполнены теоретический анализ явлений процесса очеса льна и экспериментальное исследование влияния уплотняющей способности гребня на пронизывание, расчесывание слоя и отрыв коробочек. Автором показано, что при расчесывании слоя для уменьшения повреждения стеблей необходимо снижать начальное сжатие слоя и уплотнение его гребнем, а расчесывание стеблей начинать с вершинной части. Дополнительные усилия на стебли, возникающие под действием мгновенных сил удара гребнем, растут пропорционально квадрату скорости гребня и поэтому при прочих равных условиях вероятность разрыва спутанных в слое стеблей при их расчесывании с большей скоростью увеличивается. Для уменьшения повреждения и отхода стеблей в путанину операции их расчесывания и очесывания коробочек следует разграничить. При этом операция расчесывания, как наиболее важная и сложная, должна осуществляться с меньшей скоростью, по возможности, отдельным гребнем или другим рабочим органом.

П.Ф. Прибытковым [4.19], П.К. Шрамко [4.20], и другими авторами установлены основные соотношения геометрических, кинематических и режимных параметров наиболее совершенного, производительного и надежного в работе очесывающего аппарата с поступательно-круговым движением гребней. Ими получены также выражения для определения: размера зоны очеса, скорости очеса, скорости зажимного транспортера, числа и продолжительности прочесов, длины зуба и гребня, дезаксиала и др. параметров.

Б.П. Можаровым [4.24] впервые введено понятие интенсивности очеса или числа воздействий зубьев гребней очесывающего аппарата на стебли в 1 см ленты льна в зажимном транспортере. Автором показано, что чистота очеса, соответствующая агротребованиям (98 %), обеспечивается интенсивностью очеса, равной Q=3,02 зуб/см при угловой вращения очесывающего барабана =29,8 рад/с; при числе скорости очесывающих барабанов k=1; числе гребней в очесывающем барабане n=4; числе зубьев в гребне m=26 и скорости зажимного транспортера vт=1,58 м/с. Указанный параметр позволяет количественно оценивать рабочие органы по основному показателю качества работы – чистоте очеса. Однако он не дает возможности оценить те же устройства по отходу стеблей в путанину, поскольку отсутствует параметр эффективности единичного (удельного) воздействия.

Л.Ю. Гурвичем [4.21] создана оригинальная очесывающетранспортирующая система, которая впервые была реализована в серийных льноуборочных комбайнах ЛК-4Т и ЛКВ-4Т. Эта система, радикально изменив конструктивно-технологическую схему льнокомбайна, повысила его надежность и производительность. Но она совсем не затронула принципиальных основ процесса очеса льна. В ней также, как и ранее, используется полный очес семенных коробочек гребнями очесывающего барабана без предварительной подготовки слоя к очесу.

При работе льнокомбайна на неподготовленный к очесу слой стеблей, сформированный теребильной частью, с определенной скоростью многократно воздействуют гребни очесывающего барабана, зубья которых пронизывают и разделяют слой на полоски, отрывают семенные коробочки, удаляют их из массы стеблей, одновременно расчесывая и параллелизуя последние. В результате из-за наличия механических связей между стеблями, иногда превосходящих прочность самих стеблей вследствие их спутанности и сцепленности семенных коробочек в слое, гребни очесывающего барабана интенсивно повреждают стебли и разрушают коробочки. Поэтому количество поврежденных стеблей с повреждениями, влияющими на выход и качество длинного волокна, как правило, очень велико и превышает допустимую агротребованиями норму (3 %) более, чем в 5-10 раз [4.25].

В дальнейшем для уменьшения потерь семян от недоочеса, повреждения и отхода стеблей в путанину очесывающий аппарат льнокомбайнов был выполнен передвижным [4.26, 4.27]. Это, как показывают данные испытаний льнокомбайнов ЛК-4Т и ЛК-4А на МИС, дало определенный экономический эффект, так как отход стеблей в путанину в среднем уменьшился с 3,8 до 2,75 %, а в неблагоприятных условиях уборки соответственно с 29,3 до 17,8 %. Вместе с тем, общие невозвратимые потери семян при среднем значении 7,45 % (ЛК-4Т) и 6,63 % (ЛК-4А) могут возрастать соответственно до 30,7 и 24,2 %. Основную часть из них (до половины) составляют потери от недоочеса и выноса с лентой из камеры очеса [4.28].

Приведенные данные свидетельствуют о том, что исполнение очесывающего аппарата передвижным создает возможность полнее учитывать при уборке льна состояние стеблестоя, и именно поэтому несколько улучшаются указанные показатели качества работы льнокомбайнов ЛК-4А. Но, вместе с тем, это конструктивное решение не привело и не могло привести к коренному, радикальному решению вопросов повышения качества работы аппарата, поскольку по-прежнему слой льна очесывается гребнями без предварительной подготовки его к очесыванию.

Наряду с отмеченными недостатками следует добавить ещё и то, что из-за высокой скорости очеса (9 м/с) до 30-50 % семенных коробочек разрушается. Это крайне нежелательно, так как сохранение их при очесе обеспечивает лучшее дозревание семян в процессе сушки вороха, полученного в результате работы льнокомбайна, что положительно сказывается на качестве получаемых семян [4.29].

Отмеченные недостатки диктуют необходимость создания очесывающего аппарата с более высокой, по сравнению с гребневым, технологической эффективностью отделения семенных коробочек, с минимальными потерями семян, разрушением семенных коробочек, повреждением и отходом стеблей в путанину.

К числу наиболее известных очесывающих устройств второй группы относятся щелевые линейные, щелевые ротационные и битерные аппараты [4.5, 4.30].

Щелевой очесывающий аппарат, представляющий собой теребильно-очесывающую секцию льнокомбайна или самостоятельный рабочий орган, установленный на льнокомбайн взамен гребневого аппарата, работает по принципу протаскивания стеблей через щель размером, меньшим диаметра семенной коробочки льна [4.31].

Теребильно-очесывающая секция льнокомбайна состоит из теребильно-зажимного ручья, очесывающего устройства, поставленного под углом к теребильно-зажимному ручью, и выполненного в виде двух движущихся бесконечных цепей специальной конструкции, образующих активный очесывающий зазор, и ветви пневмотранспортера вороха. Ветвь пневмотранспортера состоит из воздуховода, приемника вороха, оборудованного эжекционным окном, отвода и материалопровода.

Приемник вороха плотно прилегает к очесывающему механизму и имеет паз для прохода очесываемых стеблей, а для ввода очесываемой части стеблей внутрь его оборудован направляющим козырьком. Все ветви пневмотранспортера обслуживаются одним вентилятором и соединены с ним специальным раздаточным воздуховодом.

Лабораторные исследования и полевые испытания макетных образцов льнокомбайна с очесывающим аппаратом щелевого типа показали, что из-за меньшей (в 3 раза) скорости очеса и отсутствия эффекта расчесывания слоя новый рабочий орган по сравнению с очесывающим аппаратом серийного комбайна снижает повреждение стеблей в 3,0-3,5 раза, отход их в путанину в 2,0-2,6 раза и разрушаемость семенных коробочек в 1,5 раза [4.32, 4.33, 4.34]. Однако эти очесывающие аппараты не нашли применения в производстве - главным образом из-за низкой пропускной способности, значительной сложности конструкции и трудностью их обслуживания. Сложность конструкции обусловлена не только очесывающим устройством, но и пневматической системой для сбора и транспортирования продуктов очеса.

Калининским политехническим институтом совместно с ГСКБ завода «Бежецксельмаш» разработан щелевой очесывающий аппарат в нескольких вариантах исполнения. Один из них выполнен на базе очесывающего аппарата от серийного льнокомбайна. У этого аппарата ось барабана установлена перпендикулярно плоскости зажимного транспортера, а гребни заменены очесывающими элементами, выполненными в виде лопаток с прорезью, в заходной части изменяющейся по выпуклым кривым, в рабочей же зоне имеющей прямолинейный участок. При вращении вала барабана лопатки при поступательно-круговом движении своими прорезями поочередно входят в слой стеблей под заданным углом и осуществляют отделение семенных коробочек. Для улучшения процесса входа лопаток в зону семенных коробочек прорезь (щель) в своей заходной части значительно расширена.

Несмотря на это, некоторая часть стеблей остается неочесанной, особенно при уборке полеглого и спутанного льна. В силу отсутствия самоочищаемости рабочие прорези аппарата интенсивно забиваются продуктами очеса, теряют свою работоспособность и увеличивают тем самым повреждение стеблей и отход их в путанину. Кроме того, в аппарате не решены вопросы сбора и транспортирования вороха. По этим причинам указанный очесывающий аппарат не нашел практического применения.

В другой схеме серповидной формы лопатки с прорезями совершают только вращательное движение вместе с цилиндрическим барабаном, на котором они закреплены [4.35]. Этот вариант устройства, обладая всеми отмеченными ранее недостатками, имеет свой недостаток, свойственный всем ротационным рабочим органам – склонность к образованию намоток из целых и обрывков стеблей. По этой причине он также не нашел практического применения.

Для уменьшения наматывания стеблей на барабан, повышения качества отделения семенных коробочек и улучшения самоочистки очесывающих лопаток последние в третьей схеме состоят из двух частей, образующих рабочий зазор и установленных на поворотных осях, расположенных в плоскости вращения радиально к оси барабана, и снабженных коромыслами с роликами на конце для взаимодействия с направляющими дорожками неподвижных кулачков, соосных барабану [4.36]. При работе такого устройства лопатки сходятся и образуют рабочий зазор в момент, когда слой льна окажется между ними.

Продолжая вращательное движение в сомкнутом состоянии, они отрывают семенные коробочки и выносят их из слоя, после чего, в результате взаимодействия роликов с направляющими дорожками неподвижных кулачков, обе части лопатки поворачиваются вокруг своих осей и освобождаются от продуктов очеса. Недостатком описанного очесывающего устройства является сложность конструкции, высокая скорость очеса, большая инерционность составляющих очесывающего элемента, и, как следствие - нестабильность размера рабочего зазора. Все это приводит к снижению качества очеса коробочек, увеличению повреждаемости и отхода стеблей в путанину. Из-за этих недостатков упомянутое устройство также не нашло применения в машинах для уборки льна-долгунца.

Битерный очесывающий аппарат включает зажимной транспортер и пару цилиндрических или конических битеров, расположенных друг над другом с рабочим зазором, меньшим диаметра семенной коробочки, причем битера установлены под острым углом к зажимному транспортеру с вершиной в сторону, противоположную движению рабочих ветвей его ремней. Для повышения надежности устройства и технологического процесса верхний битер у него, как правило, подпружинен [4.37, 4.38].

Вопросам теоретического и экспериментального обоснования конструктивных параметров и режимов работы битерных очесывающих аппаратов посвящены работы Б.П. Можарова [4.5, 4.24], В.Н. Бухаркина, Р.В. Пытченко [4.5, 4.39], И.М. Махова [4.40], А.А. Чернышкова [4.41], С.А. Корсака [4.42] и др. авторов. Анализ этих работ показывает, что основными направлениями совершенствования указанного устройства являются повышение чистоты очеса семенных коробочек и снижение потерь семян выносом с лентой. Сложились два четко выраженных варианта использования битеров – в качестве самостоятельного очесывающего устройства в подборщике-очесывателе фирмы РивьерКазалис (Франция) [4.43] и на опытных образцах универсального льноуборочного агрегата АУЛ-1,5, а также подборщика-очесывателя ПОЛ-1 [4.44] или в качестве вытряхивателя семян из слоя стеблей после разрушения на них семенных коробочек плющильными вальцами, например в подборщике-молотилке ЛМН-1. Исследования и испытания указанных машин показали, что битерный очесывающий аппарат по сравнению с гребневым существенно снижает повреждение и отход стеблей в путанину, но чистота очеса и надежность технологического процесса у него всецело зависят от режима работы, величины подачи и влажности льна [4.5, 4.24, 4.25]. Повышение чистоты очеса за счет интенсификации процесса путем увеличения частоты вращения и уменьшения рабочего зазора между планками битеров сопровождается ростом разрушаемости коробочек, повреждения и отхода стеблей в путанину. Все это указывает на то, что резервы повышения качества работы у битерных устройств в основном исчерпаны, поэтому такие очесывающие аппараты пока не нашли практического применения в льноуборочных машинах.

Тем не менее, вполне приемлемые значения чистоты очеса (92повреждения (5-29%) и отхода стеблей в путанину (до 0,5-1,6%), а также простота конструкции делают их применение перспективным, особенно для предварительной подготовки слоя льна к очесыванию гребнями [4.45].

Битерный аппарат можно рассматривать как частный случай щелевого, поскольку он также исключает расчесывание слоя растений и работает по принципу протаскивания стеблей через рабочий зазор, периодически образующийся между планками (билами) двух синхронно вращающихся битеров. Планки битеров не проникают внутрь слоя стеблей и отрыв семенных коробочек происходит от их ударного воздействия, поэтому с увеличением окружной скорости битеров и снижением влажности льна количество разрушенных коробочек, как показали наши исследования, будет возрастать [4.45, 4.46, 4.47, 4.48].

Комбинированный вальцово-битерный очесывающий аппарат, применяющийся ранее на подборщике-молотилке ЛМН-1, не получил распространения из-за недостатков, присущих вальцовым и битерным устройствам, указанных ранее [4.5].

Комбинированный вальцово-гребневой аппарат, который использовался в бельгийской льномолотилке «Десман», не нашел применения в отечественных льноуборочных машинах, по нашему мнению, главным образом из-за ограничений по влажности льна, так как вальцовые устройства при повышенной влажности стеблей и семенных коробочек работают крайне неудовлетворительно из-за налипаний на вальцы продуктов обмолота – половы и семян льна [4.5].

Из приведенного анализа известных способов и устройств для осуществления отделения семенных коробочек от стеблей льна следует, что ни один из них по тем или иным причинам не отвечает в полной мере современным требованиям сельскохозяйственного производства в плане использования их в льноуборочных комбайнах и подборщикахочесывателях. Это требует изыскания новых способов и устройств, или организации работы по существенному усовершенствованию известных устройств в направлении увеличения чистоты очеса, уменьшения повреждения и отхода стеблей в путанину, а также повышения технологической и технической надежности механизмов.

В перспективной машине для осуществления второй фазы уборки новой технологии, разработанной Костромской ГСХА, аппарат для отделения семенной части урожая от стеблей будет работать в более тяжелых условиях, и к нему предъявляются повышенные требования.

Следовательно, работа, нацеленная на усовершенствование упомянутого аппарата, является актуальной.

4.3 Разработка технологической схемы усовершенствованного ресурсосберегающего плющильноочесывающего аппарата для льна В Западной Европе широко применяют раздельную уборку льнадолгунца, и для её реализации используют двухпоточные самоходные машины. Самоходные агрегаты более производительны, и при высокой урожайности льна они себя вполне оправдывают. В нашей стране для увеличения конкурентоспособности продукции урожайность льна должна быть повышена, тогда и в России применение самоходных льноуборочных машин будет рентабельным, даже в случае, если будет использоваться комбинированная технология уборки льна [4.1] (сначала раздельная, а потом – комбайновая), которая потребует наличия двух комплексов машин, так как основные технологические операции совпадают по времени, а свойства растений на этапе, например отделения семенной части урожая от стеблей, сильно отличаются. На наш взгляд, использовать для уборки льна два комплекса дорогих самоходных машин экономически нецелесообразно. Так как раздельная уборка обладает многими преимуществами перед комбайновой, её и надо принять для нашей страны за основу, но при этом сосредоточить усилия по совершенствованию механизмов для реализации технологии раздельной уборки или разработке новых машин, полностью адаптированных к российским условиям то есть позволяющим гарантированного получать качественных семена и при ухудшении погодных условий.

При осуществлении раздельной уборки льна, также как и комбайновой, производят отделение семенной части урожая от стеблей.

При анализе способов и устройств для выполнения этого процесса было показано, что имеется возможность выбора более подходящего варианта с учетом основных требований к процессу отделения. Было отмечено, что при реализации обеих технологий необходимо обеспечить удовлетворяющие агротребованиям чистоту очеса коробочек, а также минимальные повреждения стеблей и отход их в путанину. Но есть и отличия в выполнении процесса отделения коробочек при раздельной и комбайновой уборке. Например, при комбайновой уборке нежелательно разрушать семенные коробочки, так как это снижает качество семян в процессе сушки вороха. При раздельной уборке семена дозревают на стеблях в ленте, поэтому при отделении семян от стеблей их даже целесообразно разрушать, так как на сушку вороха потребуется меньше топлива. К тому же разрушенные коробочки легче выделить из слоя стеблей, а расчесать стебли с разрушенными на них коробочками значительно легче, поэтому можно ожидать уменьшения повреждения стеблей и отхода их в путанину. Разрушить коробочки можно вальцами, битерами и другими устройствами. Битера воздействуют на коробочки ударом и поэтому в некоторых условиях возможно получение большего количества повреждение семян. Вальцы действуют на коробочки более нежно. Это дает возможность увеличить давление между вальцами и полнее разрушить коробочки без нанесения повреждений семенам. При большем разрушении коробочек в процессе последующего вычесывания семян из слоя стеблей зубьями уменьшается отход стеблей в путанину.

Было отмечено, что существует опасность налипания частиц коробочек на вальцы. Следовательно, необходимо продумать меры для очистки вальцов от налипаний на них массы.

Вальцы могут только раздавить коробочки, но они не способны выделить семена из слоя стеблей. Для выделения семян из слоя в подборщике-молотилке ЛМН-1 применяли битера. Однако этот механизм не оправдал себя, так как битера не проникают внутрь слоя. Они недостаточно полно выделяют семена из слоя стеблей. При повышении интенсивности действия битеров увеличиваются повреждения стеблей.

Таким образом, в перспективной машине применять битера для вычесывания семян из слоя стеблей не имеет смысла. Более полно выделить семена из слоя стеблей после разрушения коробочек смогут зубья, проникающие внутрь слоя. Но применение зубьев увеличивает отход стеблей в путанину. Последнее в большей мере проявится при работе подборщика-очесывателя, так как при работе этой машины лента поступает на очес худшего качества, чем это имеет место в льнокомбайне.

Известно [4.5], что для уменьшения повреждения и отхода стеблей в путанину необходимо использовать последовательный очес и более редкую расстановку зубьев. Указанные особенности необходимо учесть при разработке технологического органа для отделения семенной части урожая от стеблей в перспективной машине, предназначенной для реализации раздельной уборки льна. С учетом этого в Костромской ГСХА разработали усовершенствованную технологическую схему ресурсосберегающего плющильно-очесывающего аппарата для льна.

Схема аппарата показана на рис.4.1, вид сбоку и на рис.4.2, вид сверху.

Рисунок 4.1 - Схема усовершенствованного плющильно-очесывающего аппарата, вид сбоку Усовершенствованный плющильно-очесывающий аппарат включает зажимной транспортер 1, первые плющильные вальцы 2, протряхиватель 3 ленты, вторые плющильные вальцы 4 и очесывающий зубчатодисковый барабан 5.

Указанные технологические органы установлены на раме 6.

Рисунок 4.2 - Схема усовершенствованного плющильно-очесывающего аппарата, вид сверху Зажимной транспортер 1 образован двумя ремнями, огибающими ведущие шкивы, натяжные и прижимные ролики.

У верхнего ремня прижимные ролики закреплены на качалках и подпружинены для лучшего зажатия стеблей. Первые плющильные вальцы 2, как и вторые 4 содержат нижний и верхний вальцы. Нижний из вальцов является ведущим, а верхний – нажимным. Верхний валец закреплен на качающейся рамке и подпружинен в сторону нижнего. Протряхиватель 3 ленты состоит из двух дисков с лопатками, вращающихся с валом. Вал установлен под углом к рабочей ветви зажимного транспортера. За счет этого увеличивается зона действия лопаток на стебли. Очесывающий барабан 5 представлен тремя дисками, посаженными на валу. Каждый диск имеет зубья, выступающие за его наружную кромку. Вал барабана также расположен под углом к ветви транспортера для обеспечения последовательного очеса. Первый диск имеет меньший диаметр, чем два другие, поэтому обеспечивается последовательность очеса и по интенсивности воздействия зубьев на стебли.

Ресурсосберегающий плющильно-очесывающий аппарат работает следующим образом. Лента льна выходит из подбирающего аппарата и захватывается ремнями зажимного транспортера 1. При перемещении ремнями вершинная часть растений проходит между первыми вращающимися плющильными вальцами 2. Давление верхнего вальца на нижний отрегулировано так, что эти вальцы раздавливают только часть коробочек, то есть те коробочки, которые разрушаются легко. Первыми вальцами раздавливаются в первую очередь коробочки, находящиеся сверху и снизу ленты растений, в средине же слоя основная часть коробочек не будет разрушена первыми вальцами. Далее лента растений зажимным транспортером вводится в зону действия протряхивателя 3.

Диски этого механизма протряхивают ленту, действуя на неё своими лопатками, семена из раздавленных коробочек высыпаются из слоя стеблей. Лопатки не проникают внутрь слоя, они соскабливают разрушенные коробочки, находящиеся сверху ленты, и расправляют (параллелизуют) верхние стебли. После действия на ленту лопаток протряхивателя 3 она подается транспортером 1 во вторые вальцы 4.

Верхний валец этого рабочего органа прижимается к нижнему с таким усилием, при котором происходит раздавливание в слое стеблей всех оставшихся коробочек. При выходе из вторых вальцов лента попадает в зону действия очесывающего барабана 5. Первый диск барабана своими зубьями расчесывает вершинную часть ленты и вычесывает семена из разрушенных вальцами коробочек, находящиеся в этой части. Второй диск своими зубьями обрабатывает среднюю и вершинную части зоны расположения коробочек. Третий диск вычесывает семена, находящиеся в зоне, приближенной к зажимному транспортеру и протряхивает всю зону расположения коробочек, выделяя из слоя стеблей все оставшиеся семена.

После действия на стебли зубчато-дискового очесывающего барабана лента выводится из аппарата для отделения семенной части урожая от стеблей.

Как видно, очесывающий барабан расчесывает стебли в зоне расположения коробочек по принципу последовательного очеса и выделяет из слоя семена. За счет соблюдения последовательного очеса стеблей зубьями, а также того, что коробочки раздавливаются вальцами практически без отхода стеблей в путанину, представленный плющильноочесывающий аппарат будет работать с минимальными повреждениями стеблей. Ворох будет представлять однородную массу, состоящую в основном из семян и частиц из разрушенных коробочек. Как было сказано, первые вальцы действуют на ленту с меньшим усилием и раздавливают только слабые коробочки, а также коробочки, которые находятся сверху и снизу слоя, поэтому первые вальцы почти не наносят повреждений семенам. Протряхиватель ленты удаляет семена, выделившиеся из этих коробочек. Вторые вальцы действуют на слой с таким усилием, которого достаточно для раздавливания всех коробочек, но тогда, когда снаружи его уже нет семян, поэтому они также наносят семенам минимальные повреждения.

Таким образом, преимущество усовершенствованного плющильноочесывающего аппарата состоит в том, что он более чисто выделяет семена из ленты стеблей, в минимальной степени наносит им повреждения, а также уменьшает повреждения и отход стеблей в путанину.

4.4 Разработка конструкции и изготовление макетного образца усовершенствованного плющильно-очесывающего аппарата Как видно по технологической схеме, показанной на рис. 4.1 и 4.2, усовершенствованный ресурсосберегающий плющильно-очесывающий аппарат содержит несколько механизмов. При разработке конструкции аппарата принято решение эти механизмы установить на одной раме, которая спроектирована из стандартных труб сечением 4060 мм. Такие трубы использованы для повышения жесткости рамы и уменьшения массы машины. Рама плющильно-очесывающего аппарата сконструирована также с учетом того, что этот технологический орган будет установлен на общей раме машины, и к раме аппарата будут присоединены рама подбирающего аппарата, а также рама расстилочнооборачивающего устройства. Каждый механизм должен быть приведен в действие с использованием редукторов и цепных передач, это обстоятельство учтено в конструкции рамы. При проектировании рамы предусмотрена возможность сборки и разборки аппарата и его механизмов. При изготовлении рамы широко использована сварка отрезков трубы в единую конструкцию. Для зажимного транспортера приняты ремни длиной 3800 мм, которые ранее использовались в льноуборочных машинах (оборачивателях ленты ОСН-1 и др.) Применение этих ремней во многом предопределило конструкцию рамы и габариты аппарата. Ведущие шкивы ремней и ролики взяты от теребильного аппарата льнокомбайнов, ранее выпускающихся нашей промышленностью, а также от других льноуборочных машин.

Плющильные вальцы имеют диаметр 200 мм для обеспечения их технологической работоспособности. Изготовлены вальцы из стальной трубы подходящего диаметра, снаружи они обрезинены. Диски протряхивателя ленты и очесывающего барабана изготовлены из стального листового проката необходимой толщины. Валы механизмов аппарата изготовлены из калиброванного стального проката диаметром 30 мм. При изготовлении аппарата использованы самоустанавливающиеся подшипники, широко применяющиеся в зерноуборочных и картофелеуборочных комбайнах. Основные вращающиеся детали (вальцы, диски и др.) изготовлены с применением токарных станков.

Макетный образец плющильно-очесывающего аппарата показан: на рис.

4.3, вид спереди; на рис. 4.4, вид слева; на рис. 4.5, вид сзади и на рис. 4.6, вид справа.

Рисунок 4.3 - Общий вид макетного образца плющильноочесывающиего аппарата, вид спереди Рисунок 4.

4 - Общий вид макетного образца плющильноочесывающиего аппарата, вид слева Рисунок 4.5 - Общий вид макетного образца плющильноочесывающиего аппарата, вид сзади Рисунок 4.6 - Общий вид макетного образца плющильноочесывающиего аппарата, вид справа Рисунок 4.7 - Вид на вальцы и протряхиватель Рисунок 4.8 - Вид на очесывающий барабан

5 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО

ПРИМЕНЕНИЮ НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ

НОРМАТИВОВ ПОТРЕБНОСТИ В ТЕХНИКЕ, ТОПЛИВЕ И

РАБОЧЕЙ СИЛЕ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА НА ОСНОВЕ

КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

МАШИНОИСПОЛЬЗОВАНИЯ

5.1 Введение Управление сельскохозяйственным предприятием — сложная задача, включающая планирование, контроль и учет работ, а также количественное обоснование разнообразных управленческих решений. В растениеводстве большая часть работ механизирована, поэтому задачу эффективного производства растениеводческой продукции часто ассоциируют с эффективным использованием машинно-тракторного парка (далее - МТП). Производство продукции растениеводства предполагает проведение множества различных работ, что делает сопровождающие управление расчеты достаточно трудоемкими. Снизить эту трудоемкость можно за счет применения компьютерной техники, которая сейчас доступна любому хозяйству, но специального программного обеспечения пока не существует. Следовательно, разработка такого обеспечения и его внедрение в производство является актуальной задачей.

Цель данной НИР достигается за счет специально разработанной компьютерной программы «Машинно-тракторный парк». В данном отчете будет представлено краткое описание программы, взятые за ее основу методики и варианты применения по теме НИР.

Одной из причин разработки новой компьютерной программы, является то, что современных компьютерных программ рассматриваемого направления существует мало. Информация о них, в основном, поступает из научных печатных изданий, получить из которых достаточное представление о разработках и использованных методиках затруднительно. Возможно, дело в ограниченном объеме статей, но настораживает отсутствие ссылок на более подробную информацию, хотя бы на сайты в Интернете. Обычно разработку, описанную в статье, нельзя не только приобрести, но даже увидеть. Получается, что она недоступна никому, кроме самих авторов.

Часто авторы создают программу не для использования в хозяйствах, а для подтверждения своих научных разработок, которые необходимы для достижения индивидуальных целей. Результаты не оформляются должным образом, программный продукт не доводится до того уровня, когда его могут применять сторонние пользователи. Не факт, что такая программа вообще выполняет заявленные функции. После достижения личных целей, разработку с облегчением бросают и забывают о ней. Есть программы, которые оформлены должным образом и доверены до уровня, обеспечивающего возможность широко применения (имеют даже изданные достаточно большим тиражом руководства по эксплуатации). Но таких программ очень мало и по большей части они устарели 1.

Предлагаемая нами компьютерная программа является вполне современной, прошла тщательное тестирование и проверку. Она реально работает, используется в хозяйствах и в учебном процессе сельскохозяйственных вузов. Она сделана с расчетом на применение не только автором, а любым пользователем, содержит подробное описание в виде контекстно-зависимой справочной системы. Информация о программе находится в свободном доступе на сайте www.ksaaprograms.ru/mtp/, откуда помимо прочего, любой желающий может «скачать» демонстрационную версию программы.

Новая компьютерная программа создана не вдруг, за несколько месяцев без должного проектирования и обоснования. Работа в этом Более подробный анализ существующих компьютерных программ, со ссылками на источники, выполнен в [5.4].

направлении велась непрерывно последние несколько лет. Таким образом, компьютерная программа, разработанная в рамках темы данной НИР, является более продвинутым продолжением предыдущих версий, по сравнению с которыми она доработана, содержит новые функции и возможности.

Данная работа связана с другими НИР [5.1], [5.2], [5.3].

5.2 Общие сведения о нормативах Нормативы имеют важное значение. Одни можно использовать в расчетах, например, при разработке перспективных планов, другие служат ориентиром для сравнения, указывая на недостаточную эффективность производства и обозначая, к чему следует стремиться.

Трудно переоценить преимущества, которые дает применение в конкретном хозяйстве объективных нормативов, значения которых учитывают его индивидуальные особенности. Это позволяет разрабатывать реалистичные планы и адекватно оценивать затраты на их воплощение. Имея такой план, можно контролировать его реализацию и обращать внимание на случаи невыполнения работ в заданные сроки, на неоправданно высокие уровни расхода топлива, завышенную заработную плату рабочим, на затраты на техническое обслуживание и ремонт машин.

Существует множество разнообразных нормативов, связанных с использованием техники и рабочей силы в растениеводстве. Очевидно, что наше внимание направлено не на все их них.

Нормативы, которые нас интересуют, можно разбить на две группы:

1. Характеризующие конкретные технологические операции. Это:

1.1. Нормативные выработки агрегатов (в единицах объема работ за час или смену).

1.2. Нормативные расходы топлива агрегатами (в литрах или килограммах за час работы или на единицу объема работ)

1.3. Нормативные продолжительности полевых механизированных работ (в днях).

2. Характеризующие производство в целом, т.е. зависящие от многих технологических операций. Это:

2.1. Нормативы потребности в технике (количество машин различных марок на гектар площади).

2.2. Нормативы потребности в рабочей силе (количество работников различных видов на гектар площади).

2.3. Нормативы годовой загрузки машин (в часах или условных эталонных гектарах)

2.4. Нормативы потребности в топливе (на гектар площади, единицу продукции и др.)

2.5. Нормативный расход топлива (на гектар площади, единицу продукции, на условный трактор, условный эталонный гектар и др.)

2.6. Нормативы денежных затрат на производство определенной продукции (на гектар площади или единицу произведенной продукции).

Для нормативов второй группы необходимо оговаривать не только вид производимой продукции, ее объем и качество, но и применяемую технологию (интенсивная, минимальная и т.п.), специфику системы машин и другие важные особенности.

Нормативы публикуют в различных справочниках [5.6], [5.7], [5.8], [5.9], их получают экспериментальным и расчетным путем.

Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированных полевых работах [5.6], [5.7] разработаны на основе фотохронометражных наблюдений, проведенных нормативноисследовательскими станциями, а также результатов исследований полевых агрегатов, проведенных в различных научноисследовательскими институтах (ГосНИТИ, ВИМ и др.) и на машинноиспытательных станциях. В [5.6] приведены также формулы для теоретического определения значений производительности и расхода топлива. Аналогичные методики описаны в курсах эксплуатации МТП.

Однако, следует понимать, что по подобным формулам нельзя определить значения нормативов, а можно рассчитать только номинальные, теоретические значения для ориентации и сравнения. В целом, расчеты довольно просты, так как в ходе их рассматриваются отдельные технологические операции (обособлено от остальных) и учитывается сравнительно небольшое число факторов, преимущественно технического, а не экономического характера. Гораздо более громоздкие расчеты предполагает определение нормативов второй группы.

Такие нормативы, как потребность в технике, рабочих, различных затрат (денежные, топливные) на единицу продукции и др.

получают расчетным путем, дифференцируя по зонам, областям и районам. При этом можно действовать по-разному:

• обрабатывать данные о фактическом производстве в передовых хозяйствах;

• разрабатывать перспективные планы работ для каждого хозяйства, оптимизировать их, затем выводить некие средние значения.

В условиях СССР было гораздо проще получать и обрабатывать фактические данные, а также производить расчеты на перспективу, чем в нынешних условиях.

Многие нормативы не могут быть применены сразу в конкретном хозяйстве — необходимо уточнить их значения с учетом местных условий. Например, нормы выработки и расхода топлива уточняются путем умножения на поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты различны для гусеничных и колесных тракторов и учитывают высоту над уровнем моря; особенности почвы — тип (песчаные, супесчаные); каменистость, влажность; особенности рельефа местности — угол наклона, изрезанность полей препятствиями, сложность конфигурации полей (класс контуров, длина гонов). Подобные нормативы (выработка, расход топлива) могут быть проверены непосредственно в хозяйствах экспериментальным путем.

Более сложные нормативы, зависящие от большого числа производственно-экономических факторов, требуют и уточнения, и обязательной проверки, причем осуществлять это следует расчетным путем, в основном - на моделях, поскольку натуральные эксперименты обходятся слишком дорого. Например, определенные по нормативам данные о потребности в технике (рабочих) являются весьма приблизительными и требуют проверки. Только составив план машиноиспользования и оптимизировав его, можно узнать точно, можно ли обойтись рекомендованным количеством техники (рабочих), т.е. будут ли на самом деле выполнены все работы в заданные агротехнические сроки. Возможно, что техники (рабочих) не будет хватать, и никакими модификациями плана машиноспользования добиться снижения потребности будет невозможно (разве что за счет невыполнения некоторых операций технологии или несоблюдения агротехнических сроков, что уже само по себе не позволит получить запланированное качество и количество готовой продукции). Может оказаться и наоборот даже при самых неблагоприятных условиях, техники (рабочих) будет хватать с избытком, и возникает вопрос: следует ли тратить средства на приобретение новой техники (привлечение рабочих), когда можно обойтись меньшим количеством.

Разработанная нами компьютерная программа, помимо прочего, позволяет осуществить проверку сложных нормативов в условиях конкретного хозяйства. При желании для этого можно составить сколько угодно вариантов планов машиноиспользования, учитывающих различные благоприятные и неблагоприятные условия.

5.3 Методика компьютерного моделирования Основной инструмент достижения цели НИР — компьютерное моделирование машиноиспользования в растениеводстве 1.

В [5.1], [5.4] предложено делить все методы проектирования использования МТП на две большие группы — «традиционные» и «оптимизационные».

Оптимизационные методы позволяют получить в итоге оптимальный вариант использования МТП, причем процесс поиска автоматизирован, то есть происходит без участия специалиста. Для оптимизации применяют математическое моделирование.

Оптимизационные методы всегда предполагают применение компьютерной техники. Между собой методы различаются многообразием применяемых математических моделей, алгоритмов поиска оптимального решения и критериями эффективности.

Традиционные методы позволяют получить в итоге только рациональный вариант использования МТП, причем принятие решений осуществляется не автоматически, а специалистом. Традиционные методы не исключают применения компьютерной техники, но обычно ее роль сводится к автоматическому выполнению расчетов и графических построений (без принятия решений).

Анализ литературы, выполненный в [5.1], [5.4] показывает, что большая часть научных работ, посвященных моделированию машиноиспользования, основывается на оптимизационном математическом моделировании. Мы же считаем, что предпочтение следует отдавать традиционным методам - и на это есть объективные причины.

Под машиноиспользованием мы часто будем подразумевать использование МТП.

Моделирование — основной инструмент (а в более широком смысле — научный метод), используемый при проектировании МТП. Поэтому ниже можно встретить термин «проектирование использования МТП» вместо «моделирования машиноиспользования».

На первый взгляд, оптимизационные методы выглядят предпочтительнее традиционных, так как:

1) позволяют получить в итоге оптимальное решение;

2) трудоемкий процесс поиска решений автоматизируется, результаты получаются сравнительно быстро, а также сокращается влияние «человеческого фактора» (ошибки в расчетах, предвзятость).

Но есть недостатки:

1) исключение специалиста из процесса принятия решений может привести к ошибкам. Специалист может учитывать факторы, не учтенные в модели. Особенно это ценно при сравнении одинаковых или близких друг другу по эффективности вариантов;

2) сложность построения адекватной модели. Анализ существующих математических моделей [5.4] показал, что большая их часть неадекватно отражает реальность и не может давать приемлемые для практики результаты. Если же удается описать более или менее адекватную модель, то возникают математические трудности с поиском оптимального решения (см. раздел 5.3).

Примером может служить и предложенная нами модель [5.4];

3) математические трудности при решении задачи. Не является редкостью ситуация, когда из-за математических трудностей авторам приходилось упрощать модель в ущерб ее адекватности и практической ценности;

4) сложность создания универсальной модели, подходящей под все нужны пользователя;

5) ограниченная функциональность. Компьютерные программы, в которых главное внимание направлено на оптимизацию, часто не устраивают специалистов хозяйств. Например, они выдают оптимальный вариант, но не предоставляют пользователю средств отредактировать его и оценить результаты редакции. Не позволяют специалисту составить план самостоятельно и, при желании, рационализировать его по-своему. Вместо этого после ввода исходных данных выдается результат, который зачастую рекомендуется как руководство к действию. Нет средств «первой необходимости» — оперативной корректировки первоначальных планов и учета выполненных работ.

По нашему мнению, пользователь должен иметь возможность принимать все решения самостоятельно, средствам автоматизации процесса принятия решений следует отводить вспомогательную роль.

Поэтому разумно отдавать предпочтение традиционным методам проектирования машиноиспользования с применением компьютерной техники, не забывая, впрочем, методы оптимизации. В [5.1], [5.3] и [5.4] указано, что хороших результатов можно добиться, если в одной программе совместить и традиционные и оптимизационные методы.

Процесс принятия решений может проходить в так называемом «совместном режиме», когда специалист и оптимизационные алгоритмы работают одновременно. В настоящее время такой программы не существует 1.

Вопросы, связанные с методикой компьютерного проектирования использования МТП рассматриваются нами с 1999 года.

В 2000 г. вышла первая версия компьютерной программы «Машиннотракторный парк» (v.1.3.) [5.11]. После теоретических исследований [5.1], [5.4], в рамках выполнения НИР по теме «Машинно-тракторный парк», программа была существенно доработана (версии 2009 и 2010) [5.2], [5.3].

В рамках данной НИР программа усовершенствована в соответствии со спецификой темы. В новую версию программы 2011 года, добавлены новые возможности. Ниже будет представлено краткое описание программы, рассмотрены варианты ее использования и методика применения по теме данной НИР.

Разрабатываемая нами программа «Машино-тракторный парк» постепенно эволюционирует в направлении совмещения в себе традиционных и оптимизационных методов проектирования МТП [5.3] В справочной системе к компьютерной программе, помимо исчерпывающего описания всех меню и окон, достаточно подробно, со ссылками на литературу, рассмотрены темы методического характера (см.

«Методические основы программы») 1:

1. «Ориентация на потребности отдельного хозяйства» (а не района, области и региона).

2. «Использование программы в любом сельскохозяйственном предприятии, которое производит полевые работы в растениеводстве». В частности, рассмотрено, за счет чего это достигается.

3. «Состав и использование МТП». Рассмотрены: связь состава и использования МТП; возможность обоснования состава МТП как следствие его использования; проблемы обоснования состава МТП.

4. «Максимальный временной интервал, охватываемый моделированием». Отмечено, что программа не ограничивает максимальный временной интервал, охватываемый моделированием.

Однако, пользователь должен понимать, что с увеличением этого интервала, падает вероятность исполнения итогового плана без существенных отклонений.

5. «Ориентация на текущий период, а не на перспективу».

6. «Долгосрочное и оперативное планирование, а также учет выполненных работ». Отмечено, что работы в программе могут планироваться укрупнено или детально, вплоть до особого использования каждого агрегата каждый день. Долгосрочные планы носят ориентировочных характер, и добиваться рационального использования техники в течение всего года нужно за счет оперативного управления МТП (то есть за счет оперативного Объем данного отчета не позволяет полностью продублировать этот материал.

Кроме того, в справочной системе активно используются гиперссылки, что затрудняет его воспроизведение в виде «простого» (непрерывного) текста. Так как программа и ее справочная система являются результатом работы над НИР, мы считаем приемлемым ссылаться на более детальную информацию в справочной системе программы.

планирования, контроля и учета выполненных работ). Для решения этих задач (долгосрочное планирование, оперативное планирование, учет уже выполненных работ), в программе фактически используется одна и та же модель данных (одни и те же формы). Это свидетельствует об универсальности применяемых форм и гарантирует правильное отражение самых разнообразных производственных ситуаций, которые могут иметь место.

7. «Адекватность при моделировании». Отмечено, что адекватность модели реальным производственным процессам обеспечивается соблюдением принципа адекватности, а также применением при моделировании структурно-технологических схем (см. ниже).

8. «Исследовательские и бухгалтерские цели». Рассмотрено, в чем отличие этих целей и почему это важно учитывать. Отмечается, что данная программа ориентирована на "исследовательские" цели.

9. «Оптимальные и рациональные решения». Дано понятие и выделены различия. Отмечается, что данная программа ориентирована скорее на рационализацию, чем на оптимизацию.

10. «Методика получения рационального плана (состава) использования МТП» за счет корректировки и постепенного улучшения так называемого "первоначального" плана.

11. «Многовариантность производственных процессов». Даны вводные понятия. Отмечено, что данная программа имеет средства для работы с вариантами, как отдельных процессов, так и целых технологий и их совокупностей.

12. «Поддержка элементов теории структурно-технологических схем».

Это не только способствует повышению адекватности моделируемых процессов реальным процессам, но и дает дополнительные возможности, в частности позволяет корректно манипулировать сроками и интенсивностью выполнения работ.

Рассмотрим последнюю тему подробнее.

Чтобы описать производственные процессы с позиции структурно-технологических схем, необходимы данные о последовательности работ, их поточности, наличии необходимых технологических перерывов, ограничениях на сроки отдельных операций.

При наличии этой информации открывается возможность корректно манипулировать сроками и интенсивностью выполнения работ.

Манипулирование сроками выполнения работ в растениеводстве — это эффективный способ рационализации машиноиспользования.

Манипулируя сроками работ, можно существенно снизить потребность в технике и рабочей силе, зачастую без изменения затрат. Однако, применение этого способа связано с опасностью нарушить отдельные агротехнические требования и технологию производства в целом.

Специалист, корректирующий сроки, должен обладать соответствующими знаниями и действовать очень осторожно.



Pages:     | 1 || 3 |
Похожие работы:

«СОРОКИН СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ СЕЛЕКЦИОННО – ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЛАДИМИРСКОЙ ПОРОДЫ ЛОШАДЕЙ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОГО ГЕНОФОНДА 06.02.07 – разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных Диссертаци...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ Е Н. Р.2 Молекулярная биология...»

«СОВРЕМЕННАЯ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ: ОТ МОЛЕКУЛ К СОЗНАНИЮ Движения глаз и зрительное восприятие профессор А.В. Латанов с.н.с. П.О. Ратманова кафедра высшей нервной деятельности биологический ф-т МГУ www.neurobiology.ru info@neurobiology.ru Почему мы совершаем движения глаз? Почему мы совершаем...»

«ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РУССКАЯ ХРИСТИАНСКАЯ ГУМАНИТАРНАЯ АКАДЕМИЯ» ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Б2.В.ОД.2 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПСИХОЛОГИЯ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРА по направлению 37.03.01 ПСИХОЛОГИЯ Квалификация (степень)...»

«ФГАОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет 1. Вопросы программы кандидатского экзамена по специальности 03.02.04 – Зоология 1. История зоологии Накопление зоологических знаний в античное вр...»

«ГЕРЦЕНОВСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ2015/2016 ВАРИАНТ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ. ОТБОРОЧНЫЙ ЭТАП (в дистанционной форме) С целью обеспечения равных возможностей участия школьников из различных регионов России в олимпиаде отборочный этап проводится в дистанционной...»

«H. В. Воронова, Н. M. Климова, A. M. Менджерицкий АНАТОМИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Рекомендовано Советом по психологии УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, об...»

«ЛЕЙХТЕР Светлана Николаевна ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ И ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ МИКРОФЛОРЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ В НОРМЕ И ПРИ ОСТРОМ АЛКОГОЛЬНОМ ПСИХОЗЕ 03.03.01 – физиология 14.01.27 – наркология АВТОРЕФ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» Кафедра целлюло...»

«№ 2/1033 03.06.2004 ЗАКОН РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 18 мая 2004 г. № 284 З 2/1033 О международной правовой помощи по уголовным де лам (27.05.2004) Принят Палатой представителей 9 апреля 2004 года Одобрен Советом Республики 29 апреля 2004 года Настоящий Закон регулирует правовые отношения по оказанию международной право вой...»

«Ежова Ольга Владимировна Микроскопическая анатомия и ультраструктура скелетно-рено-перикардиального комплекса Saccoglossus mereschkowskii Wagner, 1885 (Hemichordata, Enteropneusta) 03.00.08 – зоология Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва, 2008 Работа...»

«Ахмедова Патимат Гусейновна ЭПИДЕМИОЛОГИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ НЕРВНОМЫШЕЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ ДАГЕСТАН. РАЗРАБОТКА ОСНОВ НЕЙРОРЕГИСТРА 03.02.07 «Генетика» Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Зинченко Рена Абульфазовна кандидат м...»

«Ф СО ПГУ 7.18.1/05 Методические указания Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра биологии и экологии МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабора...»

«ШИБАНОВА Алена Алексеевна РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ ПОЙМЫ ВЕРХНЕЙ ОБИ (В ПРЕДЕЛАХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ) 03.00.05. – ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Барнаул – 2009 Работа выполнена на кафедре ботаники ГОУ ВПО «Алтайский гос...»

«Всесибирская олимпиада по биологии. 2010-11. Заключительный этап. 7-8 класс. Стр. 1 из 4 12. Гемолимфа насекомых обычно НЕ несет Всесибирская олимпиада по функцию биологии 2010-11 А. транспорта кислорода + Заключительный этап Б. транспорта питательных веществ В. транспорта гормонов Новосибирс...»

«2012 Географический вестник 4 (23) Экология и природопользование ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ УДК 504.12 С.А. Бузмаков 5 АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Дается концепция антропогенной трансформации природной среды. Трансформация показана как последовательность деградационных и восстанови...»

«Аннотация к рабочей программе дисциплины Автор Вишневская Т.Я., доцент Наименование дисциплины: Б1.Б.28 Биология размножения и развития Цель освоения дисциплины: – сформировать мировоззрение биолога, его умение логически мыслить, у...»

«Алтайский государственный университет Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО «АлтГУ») Адрес: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61 Телефо...»

«Кухарский Михаил Сергеевич Эффект производных гамма-карболина на прогрессию протеинопатии в трансгенных моделях болезни Альцгеймера 03.01.04 Биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степ...»

«БЕССОНОВА Елена Анатольевна ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ Специальность: 08.00.05 – экономика и управление народным хозяйством (7. Экономика природопользования; 1. Экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами – 1.2 АПК и сельское хозяйство) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора эконом...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по предмету биология Общая характеристика учебного предмета 1. Изучение курса биологии в основной школе направлено на достижение следующих результатов. Личностные результаты Сформированность у у...»

«МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ’ФЕДЕРАЦИИ УТВЕРЖДАЮ итель Министра JB.4& Костин. 1994г. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ ЦИНКА В ПРИРОД НЫХ И ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОДАХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ СДИТИЗОНОМ...»

«УДК 658.17 Мотивация компаний к внедрению практик устойчивого развития Асп. Перцева Е.Ю. Национальный исследовательский университет – Высшая школа экономики Концепция устойчивого развития бизнеса является эволюцией ко...»

«Российская академия наук Отделение биологических наук Институт экологии Волжского бассейна ДЕМЭКОЛОГИЯ: динамика, структура, взаимодействие популяций Часть II Г.С. Розенберг ДЕМЭКОЛОГИЯ. СТРУКТУРА «Под экологической структурой популяции пон...»

«Научно-исследовательская работа Сравнительное исследование анатомо-морфологических признаков цветков бузины черной и бузины травянистой Выполнила: Бескровная Диана Романовна Учащаяся 8Бкласса МБОУ СОШ с у...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ Н.Л. Самосюк РУССКИЙ...»





















 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

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.