Повышение эффективности заготовки сена в условиях Северо-Запада путем проектирования адаптивных технологий и комплексов технических средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Ершова, Ирина Глебовна

• Ершова, Ирина Глебовна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ершова, Ирина Глебовна

СОДЕРЖАНИЕ

Стр

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ технологического и технического оснащения

заготовки сена в Северо-Западной зоне

1.1.1. Технологии заготовки сена

1.1.2. Технические средства, применяемые для заготовки сена

и тенденции их развития

1.3. Природно-климатические условия Северо-Запада

1.4. Анализ методов формирования/технологий и комплексов технических средств для заготовки .сена

1.4.1. Методы формирования технологий и комплексов технических средств

1.4.2. Критерии оценки технологий и технических средств

1.5. Цель и задачи исследования

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЗАГОТОВКИ СЕНА

2.1. Алгоритм проектирования технологических процессов

2.2. Формализованное описание технологических процессов

2.3. Дискриминантный и факторный анализ влияния природно-климатических условий Северо-Запада

на процесс заготовки сена

2.4. Критерии оценки технологических процессов

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЗАГОТОВКИ СЕНА

3.1. Структурно-параметрическая модель технологических

процессов заготовки сена

3.2. Математические модели отдельных явлений и процессов

заготовки сена

3.3. Математическая модель оптимизации сроков уборки трав на сено

3.4. Моделирование технологических операций

3.4.1.Оценка и выбор комплексов технических средств

3.5. Моделирование уборочно-транспортного комплекса

3.5.1. Оценка оптимальной грузоподъемности

транспортных средств

3.5.2. Формирование уборочно-транспортного комплекса

3.6. Моделирование технологических вариантов заготовки сена

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЛЕКСОВ

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ СЕНА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА

4.1. Проектирование адаптивных технологий и комплексов технических средств для заготовки сена

4.2. Проектирование базовых технологий для Северо-Запада

4.3. Проверка адекватности математических моделей отдельных процессов и явлений в хозяйственных

условиях "Каложицы"

4.4. Расчет экономической эффективности применения адаптивной технологии

4.4.1. Энергетическая оценка технологического процесса заготовки сена

4.4.2. Экономическая оценка технологии заготовки сена

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности заготовки сена в условиях Северо-Запада путем проектирования адаптивных технологий и комплексов технических средств»

ВВЕДЕНИЕ

Кормопроизводство и животноводство являются ведущими отраслями сельского хозяйства Северо-Западной зоны России. Развитие животноводства и повышение его продуктивности невозможно без создания прочной кормовой базы, поэтому животноводство должно быть обеспечено высококачественными кормами в достаточном количестве.

Однако производство кормов за последние годы снизилось на 40% вследствие, во - первых, уменьшения посевных площадей кормовых культур и,во - вторых, падения их урожайности, при этом качество кормов остается низким. В этих условиях произошло резкое падение эффективности использования кормов, [63].

Основными способами кормопроизводства являются заготовка сена, силоса, сенажа и травяной муки. Сохранность питательной ценности растительных кормов зависит от вида корма и технологии их заготовки. Заготовка и хранение кормов традиционными способами, применяемыми в условиях Северо-Запада, сопровождается большими потерями питательных веществ и требуют больших энер-го-и трудозатрат.

В структуре кормов Северо-Западной зоны сено является обязательно включаемым видом корма в рацион крупного рогатого скота.

Наиболее существенное влияние по сравнению с другим видом корма на качество и эффективность заготовки сена оказывают погодные условия.

В настоящее время разработано большое количество технологий заготовки основных видов сена. Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается разнообразная техника, обеспечи-

вающая механизацию практически всех технологических операций. Эффективность использования технологий и технических средств во многом определяется условием их применения. За последние годы промышленность под давлением падающего спроса и роста затрат резко сократила выпуск техники для села. Наличие в хозяйствах тракторов и основных видов сельскохозяйственной техники сократилось на 30 - 40%, [63].

В сложившейся ситуации формирование адаптивных технологий и комплексов технических средств к природно-климатическим и экономическим условиям Северо-Запада является одной из основных проблем заготовки сена, решение которой позволит снизить его себестоимость, повысить его качество и повысить эффективность животноводства.

Проблема проектирования технологий заготовки сена адаптированных к природно-климатическим условиям, учитывающих рыночные отношения и различные формы собственности и использующая современные вычислительные машины, недостаточно научно обоснована.

Теоретическому и методическому обоснованию проблемы проектирования адаптивных технологий и комплексов технических средств, позволяющих повысить эффективность технологий заготовки сена посвящена данная работа.

На защиту выносятся следующие научные положения.

Из методических разработок:

- метод и алгоритм проектирования адаптивных технологий и комплексов машин для заготовки сена;

- метод оценки эффективности технических средств в зависимости от условий их работы;

- метод оценки технологий в условиях неопределенности.

Из теоретических разработок:

- структурно-параметрическая модель заготовки различных видов сена, включающая в себя модели отдельных процессов и операций;

- математическая модель оптимизации сроков уборки трав на сено;

- математическая модель уборочно-транспортного комплекса.

В диссертации решены вопросы:

- анализ влияния природно-климатических условий Северо-Запада на процесс заготовки сена;

- проектирование адаптивных технологий заготовки сена;

- выбор комплекса технических средств;

- проектирование базовых технологий для условий Северо-Запада;

- проверка адекватности математических моделей отдельных процессов в хозяйственных условиях ОПХ "Каложицы".

Работа является результатом исследования автора, проведенной в течение пяти лет совместно с сотрудниками сектора АСУ СЗ НИИМЭСХ.

Работа проводилась в соответствии с региональной научно-технической программой 8Р."Разработать научные основы развития системы технологического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирование эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики", являющейся составной частью Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 19962000гг., выполняемой по заказу Минсельхозпрода РФ.

Тема диссертации утверждена Ученым Советом СЗ НИИМЭСХ и соответствует тематическому плану института.

Результаты выполненной научно-исследовательской работы доведены до стадии пригодной для практического применения.

Предложенные модели и алгоритм проектирования технологических процессов позволяют оперативно решать с применением автоматизированного рабочего места специалиста (АРМ) прогнозные задачи, а также задачи управления технологическим процессом в ходе заготовки сена.

Материалы диссертации докладывались на научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов в С-ПГАУ в1995г. и на научной конференции "Актуальные вопросы образования, науки и техники" в Псковском политехническом институте в 1995г., на научных семинарах кафедр теоретической механики, теории механизмов и деталей машин Псковского политехнического института в 1996, 1997гг.

По теме диссертации опубликованы три научные работы.

Автор выражает глубокую признательность научным руководителям работы Попову В.Д., Лукинскому Ю.В., а также зав. сектором АСУ, к.т.н., с.н.с. Валге A.M. и главному специалисту сектора АСУ Пакскиной Е.Г.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Анализ технологического и технического оснащения заготовки сена в Северо-Западной зоне

Природно-климатические условия Северо-Западной зоны благоприятны для выращивания многолетних трав и других кормовых культур. Однако, достигнутый уровень развития кормопроизводства не отвечает требованиям интенсивного ведения животноводства как по объему, так и по качеству заготавливаемых кормов.

В структуре посевных площадей, занятых под кормовыми культурами, преобладают многолетние травы, а также естественные сенокосы и пастбища (666,14тыс.га и 491,96тыс.га.), (рис.1.1). Урожайность в среднем составляет: многолетних трав на сено - 34,9 ц/га, сено естественных сенокосов - 15 ц/га и однолетних - 17,6 ц/га, (рис. 1.2).

Производство кормовых культур с 1990 по 1996гг. снизилось на 40% вследствие, во-первых, уменьшения посевных площадей кормовых культур и, во-вторых, падения их урожайности, (рис. 1.4).

Из-за неустойчивого урожая кормовых культур, значительной зависимости хода заготовки сена от погодных условий, недостаточной обеспеченности хозяйств кормоуборочной техникой и транспортными средствами, объемы заготовки по годам не стабильны, Наблюдается спад объемов заготовки сена по сравнению с другими видами заготовки корма. В последние годы валовый сбор сена в среднем составил: из многолетних трав - 18,9 млн.т.(14%), однолетних трав - 3,8 млн.т.(3%), сено естественных сенокосов -21.6 млн.т.(16%) (рис.1.3).

В целом по Северо - Западной зоне производство грубых и сочных кормов сократилось с 3,11 млн.т.к.е. в 1986 - 1990гг. до 1,53

Ш 34%

118%

0347%

□ Многолетние травы Ш Однолетние травы

□ Кукуруза на силос, зеленый корм и сенаж

■ Кормовые корнеплоды 0 Сено естественных сенокосов

Рис 1.1. Структура посевных площадей Северо-Западной зоны

■ 7%

£]3% ■ 3%

□ 32%

Ш 55%

0 Кукуруза на силос, зеленый корм и сенаж

□ Кормовые корнеплоды

■ Сено многолетних трав

□ Сено однолетних трав

■ Сено естественных сенокосов

Рис. 1.2 Урожайность кормовых культур в Северо-Западной зоне

о

16%

Ш 14%

□ 63%

□ Кукуруза на силос, зеленый корм и сенаж

В Кормовые корнеплоды

Ш Сено многолетних трав

I Сено однолетних трав

И Сено естественных сенокосов

Рис. 1.3 Валовый сбор кормовых культур в Северо-Западной зоне

1200

го

6 1000

л

ь

г 800

СЕ

го

3" о 600

с;

с

ш 400

л

X

со

ф о 200

о

с

1400

1200

х

I

о н

о

3 н

1000 ^

800

600

ге х ф о

а о ю о

400 '5

л со о с; (в ш

200

1991 1992 1993 1994

Урожайность сена (ц/.га) 48,1 35,2 31,7 33,9

МПосевные площади

Ш Урожайность сена

■Валовый сбор сена

Рис. 1.4 Динамика изменения урожайности и валового сбора сена в Северо-Западной зоне

млн.т.к.е. в 1996г. Заготовка сена сократилась с 2,75 млн.т. в 1986 -1990гг. до 1,56 млн.т. в 1996г. [4,49,87,93,103].

Одним из основных путей повышения качества является совершенствование технологий заготовки сена, проведение уборочных работ в оптимальные сроки. Так промедление с уборкой многолетних трав на 5 - 7 дней приводит к уменьшению питательной ценности кормов на 10 - 20%.

Для обеспечения животноводства высококачественным сеном необходимо разрабатывать, применительно к зональным условиям, и широко внедрять прогрессивные технологии заготовки сена такие как: заготовка прессованного в короткомерные (длиной 40 - 45см) тюки сена с досушиванием принудительным вентилированием в сенохранилище; заготовка подпрессованного в мелкие паковки (без обвязки шпагатом) крупнорезаного сена с досушиванием принудительным вентилированием в сенохранилище, а также применение химических консервантов, что позволит более полно сохранить питательные вещества растительных кормов, [50].

В последние годы в Псковской и Новгородской областях применяется технология заготовки сена в крупногабаритные рулоны массой около 0,5т. Однако экспериментальные исследования показали, что заготовить в крупногабаритных рулонах высококачественное сено практически невозможно, так как в случае закатывания в рулон провяленной травы досушить ее принудительным вентилированием практически невозможно. Такая технология может быть альтернативой заготовке рассыпного сена [50].

Материально-техническая база сельского хозяйства в количественном отношении оценивается в 2-3 раза ниже нормативного. Поступление кормоуборочных комбайнов в хозяйства СевероЗападного региона по сравнению с 1985 г. сократилось с 21,9 до 3,6

тыс.шт, или в 6,1 раза; тракторов с 187,3 до 22,1 тыс.шт, или 8,5 раза; грузовых автомобилей соответственно с 129,9 до 9,1 тыс.шт, или 14,3 раза; тракторных прицепов с 165,3 до 4,0 тыс.шт, или в 41 раз [4,24,49]. Материально-техническая база не соответствует современным требованиям и по качеству. В основном низкие показатели по энергоемкости, металлоемкости, надежности, потерям за уборочными машинами.

В настоящее время хозяйства Северо-Западной зоны в основном оснащены кормозаготовительной техникой, купленной 5-12 лет назад, большинство видов которой поступало из бывших союзных республик и социалистических стран.

Для скашивания травы используют косилки КС-Ф-2,1Б; КРН-2,1; КПРН-ЗА (завод им.Ухтомского) г.Люберцы; КРР-1,85 (АО "Соссовкорммаш" Рязанской обл.) и др. грабли-ворошилки ГВР-6; ГР-3,6; ГВД-Ф-6,0 и ГВК-6.

Для прессования сена в тюки используются пресс-подборщики ПС-Ф-1,6 из Киргизии и К-453 фирмы "Фортшритт" (Германия). Последние годы ряд российских заводов освоили выпуск рулонных прессов ПР-400, ПР-200 (АО "Бурятфермаш"), ПР-1,5 (АО "Бежец-ксельмаш"), ПР-Ф-750 (завод "Сибсельмаш", Псковский машиностроительный завод), [49,50].

Существующий парк кормоуборочной техники позволяет механизировать большинство технологических операций при заготовке сена, однако, уровень механизации таких технологических операций, как укладка сена на хранение, заготовка сена на неудобьях очень низка. Так, уровень механизации при загрузке прессованного сена в хранилище менее 50%, измельченного сена - 33%», формирование скирд из копен сена 25%. Отсюда затраты труда на технологических операциях колеблются в значительных пределах от 0,06 - 0,08

чел./ч. на тонну сухого вещества при ворошении и сгребании провяливаемой травы в поле, до 0, 79 - 1,06 чел./ч. - при перевозке к кор-мохранилищу измельченной и прессованной в тюки провяленной травы. Особую озабоченность вызывает низкая надежность машин и оборудования [50,72].

Кроме того, остается нерешенным вопрос о рациональном выборе того или иного варианта состава технических средств для реализации технологии в конкретных условиях.

1.1.1. Технологии заготовки сена

Современные механизированные технологии предусматривают заготовку сена, прессованного в тюки разных размеров (малогабаритные, коротко-мерные и крупногабаритные), а также в рулоны; не измельченного рассыпного; измельченного рассыпного (рис. 1.5, 1.6, 1.7) [43,72,79].

Технологии заготовки сена состоят из ряда однотипных производственных операций (таких, как скашивание, ворошение, переворачивание и сгребание провяленной травы в валки, досушивание ее активным вентилированием).

В зависимости от природно-климатических и экономических условий хозяйств Северо-Западной зоны технологию заготовки сена выбирают исходя из максимального сохранения в корме питательных веществ; минимальных механических потерь кормовой массы; снижения трудовых затрат на единицу продукции за счет рационального выбора операции и высокой экономической эффективности заготовки сена.

В настоящее время основную часть, более 70%, сено заготавливают в рассыпном не измельченном виде, высушивая его до конди-

ционной (18%) влажности непосредственно в поле и лишь около 6% сена досушивается активным вентилированием. Однако, в условиях Северо-Запада получить рассыпное высококачественное сено без существенных потерь питательных веществ (до 30% и более) и больших затрат ручного труда практически невозможно. К тому же перевозка рассыпного сена приводит к значительной потребности в транспортных средствах, а хранение его требует вместительных складских помещений.

Ограниченное применение в хозяйствах Северо-Западной зоны находят технологии приготовления сена в рассыпном измельченном виде, подпрессованного в крупные паковки и крупноизмель-ченного сена, а также технологий с использованием химконсерван-тов.

Заготовку сена хорошего качества осуществляют в два этапа.

На первом этапе скошенную массу провяливают в поле до влажности не ниже 30%, при этом сохраняются упругие свойства листьев, наиболее ценных частей растений. На втором этапе, при последующем подборе, измельчении или прессовании, потери сухого вещества и питательного корма минимальные. Досушивают сено активным вентилированием в хранилищах с подогревом воздуха. В хозяйствах, где нет возможности, при крайне неблагоприятных погодных условиях, подогревать воздух при досушивании сена, используют химические консерванты.

Решающее влияние на ускорение процесса провяливания и сокращения времени нахождения скошенной травы в прокосах оказывают способы механической обработки и кратность повторения данных операций. Прежде всего, это относится к процессам заготовки сена в условиях повышенного увлажнения. Обычно здесь скошенная косилочными агрегатами убираемая трава ложится на прохладную и

влажную землю слоем неравномерной плотности. Для быстрого обезвоживания растений микроклимат внутри прокоса или валка весьма неблагоприятный. Для интенсификации влагоотдачи требуется разрыхление, раздавливание и развертывание высоковлажного сырья. Это обычно достигается плющением, ворошением и оборачиванием валка. Необходимо добиваться формирования вспушенного валка или прокоса в первый же день после скашивания культуры, предпочтительно во время скашивания [126].

Распространение прогрессивных технологий сдерживает слабая материальная база кормопроизводства. Так, обеспеченность хозяйств региона хранилищами для сена составляет около 50% [49,50].

Широко применяется в хозяйствах Северо-Запада способ заготовки сена преимущественно из провяленного в поле до влажности 28-35% растительного сырья с прессованием его в короткомерные тюки и последующим досушиванием принудительным вентилированием. Этот способ позволяет сократить до минимума потери растительного сырья и накопленных в нем за время вегетации питательных и биологически активных веществ, уменьшить зависимость хода заготовки и качества получаемого корма от складывающихся в период уборки трав погодных условий, уменьшить потребность в транспорте и сенохранилищах.

Короткомерные тюки получают при использовании любого из имеющихся в хозяйстве пресс-подборщиков, отрегулировав механизм включения привода вязального аппарата так, чтобы он срабатывал в два раза чаще обычного. Однако при этом несколько снижается производительность пресс-подборщиков и почти вдвое увеличивается расход обвязочного материала.

Готовые тюки после их формирования подают в транспортное средство и подвозят к месту досушивания активным вентилировани-

ем. Этим предотвращают возможность самонагревания прессованной травы в поле.

Заготовке сена в крупных рулонах в последнее время уделяется большое внимание, как в нашей стране, так и за рубежом. Это обусловлено, прежде всего, возможностью полной механизации всех технологических операций по подбору, транспортировке и укладке его на хранение с использованием простых, надежных и высокопроизводительных машин. При заготовке прессованного сена в рулоны затраты труда и расход шпагата меньше по сравнению с прессованием сена в стандартные тюки. Недостатком технологии является то, что сено в рулонах не может досыхать, поэтому его приходится убирать при пониженной влажности, что приводит к некоторому увеличению потерь.

Технологии заготовки кормов постоянно совершенствуются, возникают новые нетрадиционные способы уборки и хранения. Разработка новых технологий идет параллельно с созданием и новых технических средств. Так, за рубежом для повышения сохранности сена широко применяется герметическая упаковка рулонов и тюков в синтетическую пленку, это позволяет снизить потери при хранении на открытом воздухе или в плохо приспособленных помещениях с 20 до 5% [15,69,70,125,126,127,128].

В настоящее время отечественной и зарубежной наукой разработаны и предложены производству различные технологии заготовки кормов в зависимости от особенностей кормовых культур, сроков их уборки, погодных условий и других факторов. Строгое их соблюдение обеспечивает сохранность до 85-95% питательных веществ и получение разнообразного высококачественного корма.

1.1.2. Технические средства, применяемые для заготовки сена и тенденции их развития

Технология заготовки сена, в зависимости от вида применяемой технологии, заключается в последовательном выполнении ряда операций: кошения трав, ворошения, сгребания, подбора с прессованием или подбора с образованием копен и стогов, погрузка сена,транспортировка, укладка на хранение.

Все эти операции выполняют специальные машины: косилки, косилки-плющилки, грабли, валкооборачиватели, пресс-подборщики, подборщики-копнители, подборщики-стогообразователи, тюкопод-борщики, погрузчики и др.

Процесс заготовки сена начинают с кошения. В зависимости от технологии для скашивания травы используют косилки или косилки-плющилки (КС-Ф-2,1Б, КРН-2,1, КПРН-ЗА, КРР-1,85 и др.) [14,43,71,120]

К косилкам предъявляют ряд жестких требований. Одним из важнейших показателей кошения является высота среза (рекомендуемая оптимальная высота среза ::-'5-6см.). Другим важным показателем кошения является качество среза. Срез растений должен быть чистым, без вырывания из земли и разрывов стеблевой части,что не только увеличивает нагрузку на режущие элементы, но и нарушает нормальный рост растений и своевременное получение следующего урожая.

Для выравнивания и ускорения процесса сушки непосредственно после скашивания применяют плющение травы. Для этой оперции используют косилки-плющилки. На качество плющения и динамику влагоотдачи значительно влияют нагрузка

вальцов, материалы, форма поверхности, диаметр и окружная скорость вальцов.

В странах Западной Европы и США в настоящее время применяются в основном косилки ротационного типа (барабанные и дисковые). Большую популярность приобретают косилки с плющильным аппаратом. Это объясняется лучшим сохранением у растений витаминов и питательных элементов, а также значительным сокращением врёмени сушки скошенной массы при расплющивании стеблевой части. Отечественная косилка-плющилка КПРН-3,0А была забракована в Финляндии в связи с чрезмерным давлением на почву и разрушением дернового слоя из-за малого размера колес для этой весовой категории [94,101,].

Для ускорения подсыхания травы в поле наряду с плющением широко применяют кондиционирование (протаскивание травы в зазоре между барабаном и кожухом - декой), позволяющее ускорить высыхание почти в 2 раза [101,125,128].

Основной целью совершенствования косилок является повышение производительности, надежности, снижение материалоемкости, улучшение условий труда.

При заготовке кормов из трав после скашивания выполняются ворошение, сгребание, оборачивание и вспушивание валков. На этих операциях применяют грабли и ворошилки (ГВР-6,0, ГВК-6,0, КП-420, ВЦН-Ф-3 и др.). Стремление к повышению производительности, качества выполняемых операций, снижению металлоемкости и различие почвенно-климатических условий привели к созданию большого числа граблей, различающихся принципом формирования валка и конструктивными особенностями рабочих органов. Повышению производительности машин и снижению потерь кормов способствуют прямолинейные и равномерные валки. Кроме того, при

ворошении грабли должны укладывать провяленную массу рыхлым слоем, валки должны оборачиваться на 180°, трава не должна загрязняться землей, а рабочие органы - забиваться травой или сеном. Общие потери массы после ее ворошения не должны превышать 2%. Валок должен быть рыхлым. При оценке качества работы граблей учитывают чистоту сгребания, прямолинейность валков, их ширину, которая должна соответствовать ширине захвата подбирающих машин [43,71,102].

Иностранные фирмы уделяют большое внимание проектированию, производству и использованию сеноворошилок. Наибольшее распространение в Европе получили машины фирмы "Кюн". К сожалению, отечественное сельское хозяйство не уделяет необходимого внимания этому процессу, что приводит к большим потерям. Так грабли-ворошилки КП-420 и ВЦН-Ф-3 надежны и просты в эксплуатации, но при их работе имеет место большие потери сухой массы, особенно при ворошении клевера.

При заготовке сена по любой из применяющихся технологий важной производственной операцией заключительного этапа является подбор с поля провяленного растительного сырья. От качества и своевременности ее выполнения зависят в значительной мере количество, качество и себестоимость полученного сена. В настоящее время заготовка грубых кормов в прессованном виде считается одной из прогрессивных технологий уборки кормов. Основной машиной для заготовки сена по этой технологии является пресс - подборщик, осуществляющий подбор сена из валков, прессование его и автоматическую обвязку спрессованного корма шпагатом или проволокой.

Для прессования прямоугольных малогабаритных тюков массой до 36 кг используют пресс-подборщики ПС-Ф-1,6, ПСБ-1,6,

ППЛ-Ф-1,6, ППЛ-Ф-1,6М, прямоугольных крупногабаритных тюков до 500кг - ПКТ-Ф-2, рулонов цилиндрической формы массой до 500кг - пресс-подборщик рулонный ПРП-1,6, ПР-400, ПР-200, ПР-1,6 и до 750кг - ПР-Ф-750, ПР-Ф-750А, приспособления для погрузки тюков и рулонов - ПТН-4, ППУ-0,5, ПТ-Ф-500. Кроме того, используется пресс-подборщик К-453 (бывшей ГДР), [14,43,71,116]

Во многих зарубежных странах значительную часть сена заготавливают в прессованном виде (от 30 до 80%). При подборе сена и соломы из валков применяют как обычные, так и большие пресс-подборщики, формирующие крупногабаритные тюки цилиндрической или прямоугольной формы. В мировой практике широкое распространение получили пресс-подборщики с прямолинейным движением поршня и боковой подачей материала в прессовальную камеру. Основным направлением совершенствования тюковых пресс-подборщиков является рост производительности машин за счет увеличения числа рабочих ходов поршня в минуту и сечения прессовальной камеры.

Все большее применение находят рулонные пресс-подборщики с постоянным и переменным объемом камеры. Подборщики с переменным объемом камеры типа "Вермер" выпускаются в основном в США, обеспечивают более равномерную плотность прессования и оборудованы автоматическим устройством для обвязывания тюков. В Западной Европе более распространены рулонные пресс-подборщики с камерой постоянного объема, типа "Вельгер", [71,94].

Тенденция дальнейшего развития рулонных пресс-подборщиков направлена на повышение надежности, автоматизацию операций обвязки рулонов, улучшение эргономических показателей и удобства обслуживания. Широкое применение пресс-подборщиков резко сократило затраты труда на заготовку сена. Однако подбор

тюков, их погрузка в транспортные средства и укладка на хранение еще требуют значительных трудозатрат. Для механизации этих операций созданы и производятся разные машины и приспособления. Широкое распространение в последние годы получили прицепы-подборщики типа НТВС-4 (МВЗ-ОЗО) или ТП-Ф-45 отечественного производства.

Для заготовки рассыпного сена предусмотрено три способа подбора корма: в копны (подборщиком-копнителем ПК-1,6А), в стога (стогообразова-телем СПТ-60) и в специальные емкости (подборщиком-полуприцепом ТП-Ф-45 или подборщиком-уплотнителем ПВ-6 с прицепом). В результате переоснащения сельскохозяйственного производства техническими средствами изменяются и технологии заготовки рассыпного сена [43,71,120]

Сравнительные испытания различных машин, используемых на заготовке рассыпного сена показали, что ТП-Ф-45 имеет лучшие показатели (по приведенным затратам и затратам труда), чем подборщик-копнитель ПК-1,6А и подборщик-стогообразователь СПТ-60 [43].

Анализ конструкций и параметров оборудования для загрузки сенохранилищ показал, что наиболее перспективными системами являются: пневматическая и грейферная загрузка. Для пневматической загрузки применяются распределители сена в виде телескопических трубопроводов с поворотными насадками.

Технология заготовки сена с досушиванием провяленной травы методом принудительного вентилирования позволяет снизить влияние неблагоприятных погодных условий на процесс сенозаготовки, увеличить количество и улучшить качество корма. К оборудованию для досушивания сена активным вентилированием относятся вентиляторы (Ц4-70, УВС-16 и др.), воздуховоды,

оборудование для подготовки агента сушки - воздуха, средства управления режимами работы. Требования к различным группам оборудования для досушивания сена зависят от места его использования: на открытой площадке, в сенохранилищах разных типов, в специализированных сушилках и др. [60,95,96].

В связи с быстрыми темпами роста потребления не восполняемых видов энергоресурсов серьезное внимание обращено на исследования и разработки, позволяющие перейти на использование неисчерпаемых и возобновляемых источников энергии. В этой связи наиболее распространенной и перспективной является экологически чистая солнечная энергия. Установлено, что применение солнечного коллектора позволяет сэкономить до 30-35% электро-энергии, сократить продолжительность досушивания на 25-60% времени и значительно улучшить качество получаемого корма [74,97].

Анализ литературных источников [15,24,52,70,92,98,99,109] показал, что основными направлениями развития технологий и средств механизации для заготовки сена являются:

- максимально возможная полнота съема биологического урожая;

- повышение производительности машин и оборудования;

- снижение удельных энергетических затрат;

- повышение качества уборки, обеспечение более полной усвояемости.

1.3. Природно-климатические условия Северо-Запада

Северо-Западная зона отличается умеренными зимами, затяжной весной и осенью и повышенным количеством осадков. В среднем за год выпадает от 500мм на севере до 700мм осадков на юге. Годовое испарение влаги - 200-450мм, что в сочетании с повы-

шенным количеством осадков приводит к избыточному увлажнению. Безморозный период длится 75-145 дней. Коэффициент увлажнения - 1,33, [50,60].

В регионе преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы различного механического состава, бедные питательными веществами. Значительная часть почв нуждается в известковании. Особенность региона - сильная засоренность почв камнями. Такие почвы в хозяйстве нередко занимают 60-70% общей площади сельскохозяйственных угодий. Длина гонов менее 150 м составляет 13%, 150-300м - 43%.Средний радиус внутрисменных переездов - 3000м. Большинство площадей пашни - участки размером до 3 га [49,50].

Характерной особенностью для Северо-Запада является неравномерность распределения осадков в течение вегетационного периода, наибольшее количество из них приходится на заготовку кормов и уборку сельскохозяйственных культур. При этом особо остро встают проблемы уменьшения потерь биологического урожая кормовых культур.

Корма в зоне заготовляют с первой декады июня по сентябрь. Количество и качество заготовленного корма в значительной мере зависит от погоды в период уборки.

Наиболее дождливыми месяцами в зоне являются июль и август (по 60...80 мм осадков). Одним из неблагоприятных проявлений климата является то, что во второй половине лета, когда многие культуры созревают и готовы к уборке, появляется тенденция к устойчивой дождливой погоде [60,95].

Установлено, что по метеорологическим условиям лучшие сроки уборки трав на сено в районе приходятся на 20...30 июня. Однако, этот период не совпадает с агротехнически обоснованными оптимальными сроками заготовки кормов. Сушка травы в поле в тече-

ние 2-х суток повышает риск попадания ее под дождь в 1,3...1,5, а в течение трех суток - в 2...2,5 раза [95].

Выбор технологий и комплексов машин для заготовки кормов, эффективность их использования и обеспечение высокого качества корма, во многом определяются агроклиматическими условиями заготовки кормов.

Многообразие технологий и технологических приемов заготовки кормов позволяют заготовить корма практически при любых погодных условиях. В качестве основных можно выделить: ускорение сушки травы в поле за счет интенсивного ворошения; применение вентиляционных установок для досушивания сена; использование солнечной радиации, теплогенераторов для подогрева воздуха при досушивании сена; обеспечение повышенной проходимости кормоуборочной техники и транспортных средств.

Для ускоренной сушки травы в поле производят интенсивное ее ворошение и оборачивание валка. Подобранную из валков провяленную траву влажностью до 35% целесообразно прессовать в ко-роткомерные тюки или измельчать и досушивать в хранилищах подогретым воздухом.

Заслуживает внимания опыт, проведенный на Литовской МИС по ускоренной сушке сена вентилированием в условиях высокой влажности воздуха под эластичной воздухонепроницаемой пленкой. Досушивание под пленкой позволяет заготавливать сено практически в любую погоду, сокращает в 2-3 раза время и значительно повышает качество кормов.

Заготовка сена в рулонах при неблагоприятной погоде возможна только с использованием химических консервантов.

Всепогодным можно считать комплекс машин, состоящий из полевых измельчителей и транспортных средств или прессов, обра-

зующих тюки больших размеров. Эти комплексы позволяют в зависимости от частоты выпадения осадков оперативно переключаться с заготовки сена на заготовку силоса или сенажа.

Многие поля Северо - Западной зоны имеют сложную конфигурацию, вызванную неровностями рельефа, конфигурацией опушек леса, речек, ручьев, канав, дорог и ям. Удельный вес таких полей в зоне более 60%. Внутри контура пашни могут быть завалы кустарника, не убранные после мелиоративных работ, груды камней, пней и остатков древесной растительности. Малая площадь полей, их раздробленность, изрезанность препятствиями требуют использования высокоманевренных агрегатов, [50].

Такие условия требуют обоснования рациональных комплексов технических средств, обеспечивающих высокий уровень адаптации машин к зональным условиям, высокую надежность технологического процесса в условиях повышенной влажности почвы и засоренности ее камнями.

Указанное многообразие агроклиматических условий заготовки кормов также должно оцениваться и учитываться методикой формирования адаптивных технологий.

1.4. Анализ методов формирования технологий и комплексов технических средств для заготовки сена 1.4.1. Методы формирования технологий и технических

средств

В соответствии с концепцией развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства Нечерноземной зоны России на 1995 год и на период до 2000 года, основой повышения уровня механизации труда должны стать разра-

ботка и применение адаптивных, интенсивных многовариантных машинных технологий, а также развитие зональных машин и оборудования как носителей этих технологий.

Разработке вопросов теории и методов создания технологических комплексов и технических средств посвящены исследования Э.И.Липковича [59], Р.Ш.Хабатова [110], В.Г.Еникеева [35,36], В.С.Сечкина [95,96,97], Б.Д.Докина [31], и других исследователей [56,75,76,78,81,82].

Много работ отечественных и зарубежных авторов посвящено аналитическому и экспериментальному исследованию процесса функционирования машин [12,37,47,51,62,70,71,122,123,124].

Повышению эффективности использования технологических линий и технических средств посвящены работы А.А.Артюшина [7], В.Ф.Скробача [99], А.Н.Никифорова [67], Янковского И.Е.[118,119] и др. [54,99,105].

Проблемы адаптивных систем ведения сельского хозяйства, технологий и технических средств освещены в работах А.А.Жученко [40], Н.В.Краснощекова [55], Г.Е.Чепурина [113] и др.[22,31,78].

Аналогичные работы ведутся за рубежом [124,127,128].

Новые социально-экономические условия страны, низкий технико-экономический уровень сельскохозяйственного производства требуют и нового подхода к проектированию и оценке технологий и технических средств сельскохозяйственного производства с учетом многоукладности экономики и рыночных отношений, роста потребности в многофункциональных машинах и широкого применения блочно-модульных принципов их построения.

Важнейшей предпосылкой создания адаптивных машинных технологий и технических средств, соответствующих современным

требованиям, является использование системного анализа на всех этапах ее разработки [2,26,28,33,68].

Проектирование технологических систем требует разработки и внедрения методов, основанных в выявлении основных характеристик в процедурах моделирования. При этом возникают многочисленные задачи, требующие оценки количественных и качественных закономерностей процессов функционирования, проведения структурного и параметрического их анализа, синтеза и оптимизации. Основные трудности оптимизации решения сложных технологических задач - наличие большого количества влияющих факторов и отсутствие точных закономерностей протекания технологического процесса. Знание основных закономерностей построения технологического процесса и использование математических методов моделирования позволяют находить оптимальное решение.

Наибольшее распространение в практике проектирования и управления получили аналитические и статистические методы [26].

В аналитических методах основные количественные показатели и параметры технологических процессов связываются аналитическими зависимостями - дифференциальными уравнениями. Система этих уравнений и служит аналитической моделью.

Для нахождения оптимальных решений применяются следующие аналитические методы: линейное и нелинейное программирование, динамическое программирование, использование неопределенных множителей Лагранжа, теория игр и т.п. [1,5,11,13,17,25,29,42,53,57,111].

Наибольшее распространение получили аналитические модели, реализуемые методами линейного программирования из-за их простоты и универсальности [17,35,41]. Линейное программирование

представляет собой математический аппарат, разработанный для решения оптимальных задач с линейными выражениями для критерия оптимальности и линейными ограничениями на область изменения переменных. При использовании методов линейного программирования поставленная задача описывается системой линейных уравнений. Это позволяет получить довольно высокую точность.

Для решения задач линейного программирования нашел широкое применение симплексный метод или метод последовательного улучшения плана, позволяющий за конечное число итераций находить оптимальное решение [5,29,52]. Так, в [95] выбор рациональных комплексов машин производится комбинированным методом, включающим в себя математическую модель, решаемую симплекс-методом, и индивидуальные аналитические экспертные оценки.

При распределении технических средств по видам работ можно использовать экономико-математическую модель транспортной задачи [17,25].

Методы нелинейного программирования применяют для решения оптимальных задач с нелинейными функциями цели [1,5,29,52,57]. Нелинейное программирование объединяет группу численных методов: градиентные методы, методы случайного поиска и др. [111]. Среди этих методов наиболее разработано квадратичное программирование. Этот метод применяется при решении планово-экономических задач на максимум (минимум) квадратичной функции при линейных ограничениях.

Методы линейного и нелинейного программирования используют при расчетах оптимальных режимов работы поточных линий возделывания сельскохозяйственных культур [82].

Динамическое программирование является эффективным методом решения задач оптимизации многоэтапных процессов, для которых общий критерий оптимальности описывается аддитивной функцией критериев оптимальности отдельных этапов процесса [11]. Его используют при решении задач, в которых анализируемые переменные рассматриваются в динамике, а решение их определяется в зависимости от изменения целевой функции во времени. Метод динамического программирования используют при расчете оптимального состава любых поточных линий сельскохозяйственного производства [82].

При проектировании машин и их рабочих органов в большинстве случаев за основу приняты статические модели. Однако сельскохозяйственные машины представляют собой сложные динамические системы, на функционирование которых существенное воздействие оказывает непрерывно изменяющиеся внешние воздействия, имеющие вероятностную природу. Исследованию сельскохозяйственных машин как динамических систем посвящены работы А.Б.Лурье, В.И.Коркина и др. [62,51].

В зависимости от поведения объекта во времени, наличия случайных факторов, при построении математических моделей процессов функционирования машин можно выделить следующие основные подходы:

- непрерывно - детерминированный (дифференциальные уравнения);

- дискретно - детерминированный (конечные автоматы);

- непрерывно - стохастический (системы массового обслуживания);

- обобщенный или универсальный (агрегативные системы).

Наиболее общим подходом к формальному описанию процессов функционирования машин является агрегативный [20,100].

Основу статистических методов составляет отображение явлений и процессов с помощью случайных событий и их поведений, которые описываются соответствующими вероятностными характеристиками и статистическими закономерностями. Статистические методы объединяют различные теории: статистического анализа (корреляционно - регрессионный анализ, планирование экспериментов и т.п.), теорию статистических испытаний (метод Монте-Карло), имитационное моделирование, теорию массового обслуживания, игровые методы и др. [32,41,44,56,57,75,88,100].

Основная задача корреляционного анализа - выявление связи между случайными переменными путем точечной и интегральной оценок парных коэффициентов корреляции. Особенностью корреляционного анализа является тенденция к строго линейной зависимости между переменными.

Планирование эксперимента ставит цель - обеспечить наиболее эффективное исследование свойств изучаемого объекта. Основным вопросом теории планирования эксперимента является нахождение эффективного плана эксперимента. Показатель эффективности является выходом исследуемого процесса и называется параметром оптимизации. Задача сводится к нахождению зависимости параметра оптимизации от всех существенных факторов, т.е. нахождении модели. Далее модель исследуется с целью поиска такого сочетания факторов и таких численных значений их уровней, которые давали бы наименьшие (наибольшие) значения обобщенного параметра оптимизации [56 ].

Метод статистических испытаний позволяет моделировать любой процесс, на протекание которого влияют случайные факторы. Процедура, необходимая для моделирования случайного процесса, состоит в "разыгрывании" случайной величины, закон распределения которой принимается априорно на основе опытных данных об изменчивости этой величины. Статистические модели технологических процессов заготовки кормов позволяют учитывать технологические показатели сельскохозяйственной техники и их вероятностный характер, условия производства, исследовать функционирование систем с учетом влияния вероятности благоприятной погоды в период уборки, потери корма, темпы уборки.

Статистическое моделирование очень трудоемко и не позволяет оперативно решать задачи оптимизации технологических процессов и системы машин при большом объеме работ, так как в этом случае значительно снижается точность моделирования из-за практической невозможности собрать статистический материал, характеризующий производственные условия целой отрасли с заданной достоверностью.

В условиях сильного влияния природных и нестохастических неопределенностей при проектировании адаптивных технологий могут служить игровые методы. В качестве одной стороны (игрока) выступает специалист. Его стратегия заключается в выборе соответствующих типов базовых машин. Стратегия другой стороны будет состоять в генерировании групп факторов (условий), которые затрудняют достижение цели первой стороны в силу неопределенности условий эксплуатации [53,108].

Широкое применение в задачах оптимизации состава, структуры и использования технических средств нашли система

массового обслуживания, сетевые модели, имитационное моделирование [20,56,59,95,100].

1.4.2. Критерии эффективности технологий и технических

средств

При проектировании технических систем (техпроцессов, отдельных операций или технических средств) возникает множество возможных решений. Исследование эффективности технических систем при проектировании основано на сравнении множества вариантов. Сравнение вариантов осуществляется на основании их показателей эффективности (оптимальности).

В качестве критериев эффективности технологических систем и технических средств обычно используются как частные, так и интегральные (комплексные, обобщенные) показатели, [45,66,75,76,115].

При проектировании технологий и технических средств, в зависимости от условий и цели, могут быть поставлены однокритери-альные (скалярные) или многокритериальные (векторные) задачи оптимизации. Обоснованию критериев эффективности системы посвящена обширная литература [27,34,48,56,77,86,89,104,112,121].

Оптимизация по одному критерию наиболее проста и рассчитывается аналитически или графически. Однако однокритериальные методы дают одностороннюю оценку системы (технологии, машины), так как не учитывают всей совокупности факторов, влияющих на выбор системы.

В реальных задачах имеют дело не с одним, а с множеством критериев эффективности. Разработаны различные способы оценок вариантов решений по множеству критериев. Однако наибольшее

распространение нашли три из них - последовательный выбор уступок; формирование обобщенного критерия; формирование множества эффективных решений (множества Парето) [13,44,45,68,77,104].

Метод последовательного выбора уступок требует ранжирования всех критериев оптимизации в порядке убывающей важности. Весь процесс сводится к однокритериальной оптимизации по каждому критерию, с переводом всех других критериев в разряд ограничений. Результат многокритериальной оптимизации методом последовательного выбора уступок существенно зависит от числа и величин принятых уступок на каждом шаге оптимизации.

Метод обобщенного критерия оптимизации требует определенного свертывания нескольких критериев в один обобщенный. Формирование обобщенного критерия оптимизации может быть выполнено различными способами, например [68,75]:

п

в виде взвешенного арифметического К = ^1а!К1;

;=1

и

геометрического К = ;

1=1

гармонического показателя К =

<=1 К1

где а - весовая характеристика критерия,

/ - число учитываемых частных критериев.

Основной трудностью при использовании обобщенного показателя является определение численных значений весовых коэффициентов, с которыми частные показатели эффективности входят в обобщенный.

В [115] рассматриваются различные способы определения коэффициентов весомостей, которые зависят от объема имеющейся информации как о самих весовых коэффициентах, так и о частных показателях. Следует отметить, что все способы определения

коэффициентов весомостей довольно трудоемки. В [66] весомости выражены через безразмерные показатели свойств технических систем, которые известны, и неизвестную постоянную К0. Сравнительная оценка вариантов технических систем производится на основании обобщенного показателя, являющегося относительной величиной, пропорциональной К0.

При многокритериальной оптимизации по Парето для всех возможных вариантов решений вычисляются значения принятых критериев оптимизации. Существует допустимое множество решений (вариантов), которое удовлетворяет всем требованиям, предъявленным к проектируемой технологии или машине. В этом множестве имеется подмножество неулучшаемых или, так называемых, парето-оптимальных вариантов, т.е. таких, которые нельзя одновременно улучшить по всем оптимизируемым критериям, не ухудшив при этом значение хотя бы одного из этих показателей. Определение этого множества является первостепенной задачей проектирования наиболее оптимальной для заданных условий (адаптированной) технологии или машины [104].

В [112] для оценки эффективности сельхозмашин используют построение графических циклограмм, которые наглядны и дают возможность быстрой визуальной оценки как для каждого показателя в отдельности, так и обобщенного показателя. Оценка производится путем сопоставления площади соответствующих многоугольников. Однако при построении циклограммы не учитывается весомость различных показателей.

Наиболее распространенным методом оценки эффективности машин является метод экспертных оценок [18,79,95,106,119,121]. Метод экспертных оценок основан на соответствующем обобщении мнений ведущих специалистов. Практика проведения экспертиз

показывает, что точность групповой оценки существенно зависит как от компетентности экспертов, так и от их числа. Основополагающий принцип экспертизы - использование одного из самых распространенных и апробированных методов экспертной оценки - ранжирование.

В [84,85] для принятия обоснованного решения при оценке и выборе сельхозмашины используются различные геометрические способы.

Наиболее распространенными критериями оценки технологий, состава и структуры технической оснащенности сельскохозяйственного производства являются: минимум затрат на единицу продукции средств, труда, энергии, максимум производительности, минимальные потери продукции, качественные показатели конечного продукта и др.

Последнее время в связи с ростом цен на энергоносители и обострением конкурентной борьбы за рынок сбыта продукции все большее значение придается таким критериям, как энергоемкость и суммарные затраты средств на единицу продукции [3,30,38,67,73,92,117].

За основной критерий энергетической оценки технологий уборки сельскохозяйственных культур принимают показатель энергетической эффективности. Он определяется как отношение энергии содержащей в конечном сельскохозяйственном продукте к энергии затраченной на ее производство как прямой, так и косвенной (теплосодержание используемых нефтепродуктов, энергозатраты на их производство, энергоемкость машин, удобрений и др.) [67,76,92].

Вопросами оценки уровня и качества функционирования технических систем в промышленности и других отраслях, а также прогнозирования технико-экономических показателей этих систем по-

»ОСС**С*АЯ

священы работы Н.М.Чумакова, Е.И.Серебряного [115], Ю.Н.Мымрина, И.Н.Малахова [66], Р.Б.Статникова, И.Б.Матусова [104] и др. [28,39,80,90,91,].

Таким образом все задачи проектирования многокритериальны по своему существу. Проектирование технологий, технологических комплексов, отдельных машин или рабочих органов имеет перед собой целью получения наилучшего результата в заданных условиях: увеличение производительности, повышение надежности, снижение энерго - и металлоемкости, повышение качества продукции и т.д.

Определяющим в выборе оптимального варианта (решения) на всех этапах от проектирования технологии, состава технического комплекса или машины является установление адекватности или со-

.е

ответствия математической модели и нахождения допустимого и па-рето-оптимального множества решений.

1.5. Цель и задачи исследования

Сено - вид корма, необходимый в рационе крупного рогатого скота в зимний период.

Существует множество технологий и технических средств для заготовки различных видов сена.

Эффективность технологий и систем машин зависит от условий заготовки сена и способов их применения. Разработанная в 1995-1996гг. "Система технологий и машин для сельскохозяйственного производства" носит справочно-рекомендательный характер и не содержит алгоритма адаптации технологии к условиям конкретного хозяйства. Поэтому возникла необходимость разработки методов проектирования технологических процессов и комплексов технических средств заготовки сена, которые позволили бы сформиро-

вать наиболее эффективную технологию для заданных конкретных условий.

Решение этой проблемы является целью исследования данной работы.

Задачами данной работы являются:

- научный анализ влияния природно-климатических условий Северо-Запада на процесс заготовки сена;

- оптимизация сроков заготовки сена, обеспечивающая минимальные затраты с учетом потерь питательных веществ в траве и затрат на содержание уборочно-транспортного комплекса;

- обоснование критериев эффективности технологических систем и технических средств;

- разработка структурно-параметрической модели технологии заготовки сена;

- разработка математических моделей отдельных технологических операций заготовки сена;

- разработка технологий для условий Северо-Запада для различных товаропроизводителей;

- разработка алгоритма проектирования базовых технологий.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Ершова, Ирина Глебовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В качестве математической модели технологии заготовки сена предлагается использовать структурно-параметрическую модель, имеющую трехуровневую структуру. На первом уровне - модели отдельных технологических вариантов, на втором - отдельных технологических операций, на третьем - модели отдельных явлений и процессов.

2. В качестве критериев оценки технологических процессов и комплексов машин целесообразно использовать обобщенные критерии удельных энергозатрат и стоимости единицы корма.

3. Сравнительная оценка технических средств, выполняющих одну и ту же операцию, на основе коэффициента эффективности, учитывающем производительность машины, урожайность культур и удельный расход топлива, позволяет снизить энергозатраты на 10 -15% и повысить эксплуатационную производительность.

4. Для оптимизации сроков уборки трав на сено необходимо сопоставить возможные потери урожая при удлинении сроков уборки с денежными затратами хозяйства при сокращении сроков уборки. На основе предложенной математической модели определена оптимальная для условий Северо-Запада продолжительность уборки трав: бобовых - 10 дней, злаковых - 15 дней.

5. На основании дискриминантного анализа выделены две группы областей, имеющих однородные статистические характеристики. На основании факторного анализа выявлены основные группы факторов, характеризующих условия заготовки сена по двум группам областей.

6. Спроектированы базовые технологии заготовки различных видов сена для двух подзон Северо-Запада, обеспечивающие минимальные удельные затраты энергии и средств.

7. Производственная проверка в ОПХ "Каложицы" подтвердила адекватность математических моделей отдельных процессов и явлений, а также результаты проектирования технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ершова, Ирина Глебовна, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абчук В.А. и др. Справочник по исследованию операций/Под общей редакцией Ф.А.Мотвейчука. - М.: Восиздат, 1979. - 368 с.

2. Авербух С.Л., Бочаров А.П. Системное описание и моделирование сельскохозяйственного производства. - //Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1987, №1. - с.3-6.

3. Автоматизация в растениеводстве.//С.А.Иофинов, Л Коллар, П.Оберлэндер и др. - М.: Агропромиздат, 1992. - 239с.

4. Агропромышленный комплекс России: ресурсы, продукция, экономика. Стат.сб. в 3 т./Составитель Г.А.Романенко и др. - Новороссийск, 1995г. -Т.2. - 380 с.

5. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах.-М.:Высш.шк., 1993-336с.

6. Антошкевич B.C. Экономическая эффективность сельскохозяйственной техники. - М.: Экономика, 1971.

7. Артюшин A.A. Повышение качества функционирования технических систем хранения и приготовления кормов на животноводческих предприятиях. Автореф.диссертации на соискание ученой степени докт.техн.наук. - Л.: ЛСХИ, 1990. - 38 с.

8. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. - М.: Мир, 1982. - 488 с.

9. Бабич А.А. Животноводство: проблемы кормов. - М.: Знание, 1991. - с.64.

10. Байер М. и др. Новая система оценки кормов в ГДР. - М.: Колос, 1974.

11. Беллман Р. Динамическое программирование.- М.:Экономика, 1971.-358с.

12. Баринов Ю.Г., Ершова И.Г., Михайлова Г.И. Математическое моделирование в задачах динамики и прочности машин. Краткие тезисы к научной конференции.'Актуальные вопросы образования, науки и техники", 4.1, Псков, 1995. - с.26-28.

13. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. - М.: Радио и связь, 1984. -248с.

14. Баутин В.М., Буклагин Д.С., Стружкин Н.И., К.З.Кухмазов. Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.: Информагротех, 1996. - 560с.

15. Борисенко Е.Ф., Денисевич Л.А. Заготовка сена по прогрессивным технологиям. - Мн.: Урожай, 1991-64с.

16. Бледных В., Михайлов Ю. Оптимальный период заготовки сена. //Экономика сельского хозяйства. - 1973. - N 12.

17. Браславец М.Е. Экономико-математические методы в организации и планировании сельскохозяйственного производства. - М.: Экономика, 1971. -с.358.

18. Брей В.В. Математические модели оптимизации параметров комплекса сельскохозяйственных машин./Вестник сельскохозяйственной науки.-1986.-N12.-0.76-82.

19. Бутко А.И. Оценка и прогнозирование экономической эффективности машин //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1972.-N 1.

20. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем.- М.: Наука, 1978.-400с.

21. Валге A.M., Попов В.Д. Динамика сушки травы в полевых условиях. //Технология и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Нечерноземной зоне России. Сб. научных трудов. Вып.65. - С-Пб,: НИПТИМЭСХ НЗ, 1995.- с. 43-49.

22. Валге A.M., Попов В.Д. Эффективность использования кормоуборочной техники в различных условиях //Технология и технические средства механизированного производства продукции растениеводства в Нечерноземной зоне России. Сб.научных трудов. - С-Пб,: НИПТИМЭСХ НЗ, 1993. - Вып.63. - с.74-78.

23. Валге A.M., Попов В.Д. Оценка грузоподъемности транспортных средств при заготовке кормов //Технологии и технические средства механизации производства продукции растениеводства и животноводства в Нечерноземной зоне России. Сб. научных трудов. - С-Пб,: НИПТИМЭСХ НЗ, 1996. -Вып.66. - С.36...39.

24. Васютин A.C., Новоселов Ю.К. Актуальные проблемы современного кормопроизводства //Кормопроизводство. - 1996. - N 2. - с.2.,.7.

25. Венцель Е.С. Исследование операций. - М.: Советское радио. - 1972. - с.552.

26. В.Н.Волкова, А.А.Денисов. Основы теории систем и системного анализа,-СПб.Издательство СПбГТУ, 1997.-5 Юс.

27. Графт М.Г. Принятие решений при многих критериях. - М.: Знание, 1979. -с.64.

28. Дайер Д. Многоцелевое программирование с использованием человеко-машинных процедур //Вопросы анализа и процедуры принятия решений. -М.: Мир, 1976.-с.126...146.

29. Дегтярев Ю.И. Исследование операций.- М.:Высшая школа, 1986.-320с.

30. Добролюбов И.П., Утенков Г.Л. Оперативная оценка энергетических и технико-экономических показателей МТА. //Техника в сельском хозяйстве. -№3, 1998. - с.22-25.

31. Докин Б.Д. Зональная система машин для интенсификации растениеводства Западной Сибири. Автореф. дисс. на соискание уч. степени докт. техн. наук. - Новосибирск, 1988. - с.39.

32. Долгов И.А., Большаков С.И., Тимофеев A.B. Статистическое моделирование технологических процессов кормопроизводства //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1975. N 5.

33. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника. - М.: Радио и связь, 1985. -200с.

34. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. - М.: Наука, 1986. - 296с.

35. Еникеев В.Г., Киселева A.A. Оптимизация структуры машинно-тракторного парка с учетом критериальных оценок //Применив экономико-математических методов в экономических исследованиях в сельском хозяйстве. Записки ЛСХИ. - Л., 1973. - Т.235.

36. Еникеев В.Г. Формализация процедур оценки качества технической оснащенности сельскохозяйственного производства. Труды ЛСХИ. - Л., 1980. -Т.397. - с.34.,.36.

37. Ершова И.Г. Методы построения математических моделей для задач анализа и оптимизации конструкций машин. Труды Псковского политехнического института, №1, Санкт-Петербург - Псков. Издательство СПбГТУ, 1997. -с.91-94.

38. Ершова И.Г., Клюжев H.A. Построение функции полезности технологии. Сб "Актуальные вопросы образования, науки и техники". ППИ С-Пб ГТУ, Псков, 1995. - с.43-45.

39. Жукевич К.И. Оценка эффективности сельскохозяйственных машин и технологий. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1981. - №6. - с.4-5.

40. Жученко A.A. Современные проблемы научного обеспечения растениеводства Центрального региона России //Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 1996. - N 5. - С.20...24.

41. Завалишин Ф.С. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве. - М.:Колос, 1973.-320с.

42. Завалишин Ф.С., Мицнев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства,- М.:Колос 1982.-231с.

43. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник (В.С.Сечкин, Л.А.Сулима, В.П.Белов и др.) - Л.: Агропромиздат, 1988. -с.480.

44. Ивченко Б.П., Мартыщенко Л.А., Монастырский М.Л. Теоретические основы информационно-статистического анализа сложных систем.-СПб.: Лань, 1997. - 320с.

45. Ильичев A.B. Эффективность проектируемой техники: основы анализа. -М.: Машиностроение, 1991. - 336с.

46. Иофинов С.А., Шкрабак B.C. Агроинженерия и проблемы земледелия. Л., С-ПбГАУ, 1996. - с.89.

47. Иофинов С.А., Скробач В.Ф., Исаева Т.Т. Расчет оптимального состава машинно-тракторных агрегатов в технологических звеньях мобильных поточных линий./Механизация и электрификация сельского хозяйства.-1983.-N3.-с.33-35.

48. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях предпочтения и замещения: Пер. с англ. // Под ред И.Ф. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1981.-560с.

49. Концепция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на 1995 год и на период до 2000 года. - М., РАСХНИЛ, 1992.

50. Концепция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства Нечерноземной зоны России на 1995 год и период до 2000 года. - С-Пб, ОНЗ РАСХН, 1993. - с.200.

51. Коркин В.И. Исследование динамики пресс-подборщика как объекта автоматизации. Автореф. дисс. на соискание уч. степени докт. техн. наук. - JI-д -Пушкин, 1974.-23с.

52. Коршунов А.П. Методические основы определения приоритетности разработки новой техники. //Техника в сельском хозяйстве, 1996, №4. - с. 16-20.

53. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. - М.: Энергоатом-издат, 1987.-496с.

54. Косенюк А.Г. Разработка метода выбора оптимальных параметрических рядов сельскохозяйственных машин. Автореферат дис. К.т.н. М., 1986. - 24с.

55. Краснощеков Н.В. Агроинженерия и пути его развития //Техника в сельском хозяйстве. - 1994. - N 2.

56. Кудрявцев Е.М. Основы автоматизации проектирования машин. - М.: Машиностроение, 1993.-336с.

57. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0.-Спб.: BHV-Санкт-Петербург, 1997.-384с.

58. Лебедев А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. - М.: Радио и связь, 1989. - 224с.

59. Липкович Э.И. Аналитические основы системы машин. Ростов на Дону. Рост, книжн. изд., 1983. - 112с.

60. Ломакин B.C. Исследование процесса досушивания травяной массы в малогабаритных тюках с целью его интенсификации в условиях Севро-Запада. Дисс. на соиск. уч.степени канд.техн.наук 05.20.01. - Л., 1975. - 180 с.

61. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования. - М.: Статистика, 1979. - 254 с.

62. Лурье А.Б., Громбчевский A.A. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин.Л., "Машиностроение". (Ленингр.отделение), 1977.-528с.

63. Манелля А.И. Современное состояние кормовой базы животноводства. // Достижения науки и техники АПК, №3, 1998. - с.22-24.

64. Методические и нормативно-технологические основы формирования кормовой базы животноводства. Методические пособия. - М., 1994. - 214 с.

65. Методические рекомендации по топливно-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и технологий в растениеводстве (под редакцией академика ВАСХНИЛ М.М.Севернева(ЦНИИ-ЭСХ)). Москва, 1989.

66. Мымрин Ю.Н., Малахов И.Н. Выбор и оптимизация технико-экономических показателей машин при разработке технического задания. -М.: Машиностроение, 1987. - 152с.

67. Никифоров А.Н. и др. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. - М., РАСХН, 1995 г.

68. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 199с.

69. Новые технологии и машины для заготовки кормов: Обзор.информ. /Информагротех; (В.Г.Ермачков, О.С.Марченко, В.И.Еремченко, Н.Ф.Соловьева). - М., 1981.-36с.

70. Особов В.И. Перспективы развития кормоуборочной техники. //Техника в сельском хозяйстве. - 1988. - N 4. - С.34...37.

71. Особов В.И, Васильев Т.К. Сеноуборочные машины и комплексы. - М.: Машиностроение. 1983.-304с.

72. Отчет по теме 0058 за 1994г. НИПТИМЭСХ НЗ РФ, С.-Петербург - Пушкин.

73. Оценка энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур. //Методические рекомендации под редакцией Захаренко В.А., Пупонина А.И.. - М., РАСХН, ТСХА, 1994.

74. Пилючина В.В., Белянов A.B. Применение солнечной энергии для досушивания сена //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1982. - N11.

75. Погорелый JI.B. Повышение эксплуатационно-технологической эффективности сельскохозяйственной техники. - К.: Тэхника, 1990. - 176с.

76. Погорелый JI.B., Ясенецкий В.А., Мечта Н.П. Испытание техники для животноводства и кормопроизводства. - Киев: Изд-во УСХА, 1991. - 392с.

77. Подиновский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. М.: Сов. радио, 1976. - 192с.

78. Попов В.Д. Методы проектирования и критерии оценки адаптивных технологий заготовки кормов из трав, повышающие эффективность технологий. Санкт-Петербург-Пушкин, 1998.

79. Попов В.Д. Обоснование рациональной технологии и системы машин для заготовки кормов из трав в условиях Северо-Запада. Дисс. на соискание уч.степени канд.техн.наук. - Л.: НИПТИМЭСХ НЗ, 1978. - 212 с.

80. Попов В.Д., Валге A.M. Оценка эффективности работы кормозаготовительной техники //Техника в сельском хозяйстве. - 1997. - N 2. - с.26.,.28.

81. Попов В.Д., Фомин И.М. Вариантные технологии в растениеводстве //Сельскохозяйственные вести. Международный информационный журнал. С-Пб. - Хельсинки, 1996. - N 5. - с.29.,.32.

82. Прибытков П.В., Скробач В.Ф. Безотказность уборочных агрегатов и комплексов,-Л. Агропромиздат. Ленинград, отделение, 1987.-207с.

83. Рекомендации по многокритериальному выбору с использованием ЭВМ комплектов технических средств для животноводства. - М., ВИЭСХ, 1989. -36 с.

84. Репетов А.Н. Выбор машин для растениеводства приближенно-групповым методом. Автореф. дисс. на соискание уч.степени докт.техн.наук. - Л., Пушкин, 1986. - 33 с.

85. Репетов А.Н. Методика принятия технического решения. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, №12, 1992. - с.28-30.

86. Розен В.В. Цель - оптимальность - решение (математические модели принятия оптимальных решений). М.: Радио и связь, 1982. - 168с.

87. Романенко Т.В., Комов Н.В., Тютюников А.И. Земельные ресурсы России, эффективность их использования. - М., 1996. - 306 с.

88. Романов O.K. Оптимальные решения. - М.: Статистика, 1976. - 96 с.

89. Руа Б. Классификация и выбор при наличии нескольких критериев //Вопросы анализа и процедуры применения решений. Сб. переводов. - М.: Мир, 1976. -с.80...108.

90. Саакян Д.Н. Система показателей комплексной оценки мобильных машин. -М.: Агропромиздат, 1988.-415с.

91. Самойлович В.Г. Прогнозирование оптимально-технического уровня машин. - М.: Машиностроение, 1987. - 136 с.

92. Севернев М.М. Важнейшие направления энергосбережения в сельскохозяйственном производстве // Техника в сельском хозяйстве.-1989.-N3.-с.3-5.

93. Сельское хозяйство России и зарубежных стран (Статистический сборник). - М., МСХ ПРФ, НИИТЭИагропром, 1996.

94. Сельскохозяйственные машины и орудия (зарубежный опыт). - М.: ЦНИИ-ТЭИ Автосельхозмаш, 1990. - 27 с.

95. Сечкин B.C. Прогрессивные технологии и комплексы машин для заготовки и хранения кормов из трав в условиях Нечерноземной зоны РСФСР. Дисс. на соискание уч.степени докт.техн.наук. - Л., 1979. - 460 с.

96. Сечкин B.C., Ломакин B.C. Досушивание сена в малогабаритных тюках //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1976. -N6. -С.12...14.

97. Сечкин B.C., Сулима Л.А. Комплексная механизация производства корма. -Л., 1975.

98. Симарев Ю.А. Формирование отрасли кормопроизводства и пути ее индустриализации в условиях рыночной экономики. // Достижения науки и техники АПК, №2, 1998. - с. 19-23.

99. Скробач В.Ф. Повышение эффективности функционирования поточных технологических линий возделывания сельскохозяйственных культур на основе оптимизации их состава, параметров и режимов работы. Автореф. дисс. на соискание уч.степени докт.техн.наук. - Зерноград, 1994. - 32 с.

100. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высш. шк., 1985.-271с.

101. Современные тенденции мирового сельскохозяйственного машиностроения. - М., АО Трактороэкспорт, 1995. - 114 с.

102. Справочник по кормопроизводству (Смурыгин М.А., Игловников В.Г., Тащилин В.А. и др.) 2-е изд. - М., Агропроизмад, 1985. - 413 с.

103. Справочник по кормопроизводству. (Состав. Тютюнников А.И.) - М., Россельхозиздат, 1982. - 352 с.

104. Статников Р.Б., Матусов И.Б. Многокритериальное проектирование машин // Новое в науке и технике. Сер. Математика и кибернетика. - М.: Знание, 1989. - 48 с.

105. Сыроватка В.И., Теплицкий М.Г., Карташов С.Г. Применение ЭВМ при оптимизации технологических линий в животноводстве. - М.: Агропромиздат, 1988.-72с.

106. Технико-экономический анализ и приборов. // Под общ. ред. М.И. Платова и В.И. Постникова. - М.: Машиностроение, 1985. - 248с.

107. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Том 2. - М., ВО Агропромиздат, 1990. -с.32...73.

108. Трухаев Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределенности.-М. :Наука, 1981.-258с.

109. Тютюнников А.И. Прогрессивные направления развития кормопроизводства. - М.: Знание, 1988. - 64 с.

110. Хабатов Р.Ш. Научные основы и практические методы прогнозирования оптимальных параметров агрегатов и состава МТП. - Киев, 1970. - 79с.

111. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. Изд-во "Мир" М., 1975.-535с.

112. Хорунженко В.Е., Пекерман Г.М., Кондратец Л.И., Кругляков A.M. Совершенствование методов анализа и оценки технического уровня сельхозмашин. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1988, №7. - с.6-8

113. Чепурин Г.Е. Научные основы адаптации технологического процесса уборки и обработки урожая зерновых //Научно-технический прогресс в инженерно-технической сфере АПК России (Материалы научно-практической конференции. Москва 25-26 октября 1994 г.). - М., 1995. - с.81...89.

114. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б., Кузьмин В.И. Прогнозирование количественных характеристик процессов. - М.: Советское радио, 1975. - 400с.

115. Чумаков Н.М., Серебренный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. М.: Советское радио, 1980. - 192с.

116. Шпилько A.B., Технология и машины для заготовки грубых кормов в крупных прямоугольных тюках. - М.:"ИНФРА-М", 1998,- 268с.

117. Энергетическая оценка производства сена. Обзор. Наука и техника за рубежом //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1987. - N 7. -с.58-61.

118. Янковский И.Е. Научные проблемы развития механизации агропромышленного комплекса НЗ РСФСР. - В сб. Материалы научно-практической конференции 15-17 мая 1991г., С-Петербург, 1991.

119. Янковский И.Е. Проблемы совершенствования зональной системы технологий и машин //Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 1997. -N 1. -C.26...28.

120. Ясенецкий В.А. Машины для заготовки стебельчатых кормов. - М.: Рос-сельхозиздат, 1987. - 72с.

121. Яцкевич В.В. Методика разработки комплексных критериев и оценка по ним мобильных технологических машин. // Тракторы и сельхозмашины, 1986, №4.-с.9-12.

122. Calpin С. Farm machinery. - Ninth Edition. London Toronto Sydney New York, 1976.

123. Combinatorial optimization: Algorithms and Complexity Christos H. Paradi-mitriou, Kenneth Steiglitz, prentice - hall. INC Englewood Chiffs. New Jersey, 1982.

124. Cunney M.B. and Von Bargen, Kennten. Planning haying sustems with matheematicue models. St Joseph, Mich, 1972.

125. Harms H.H. Crop collection. Yearbook agricultural engineering, №5, 1992. -p.l 14-120.

126. Klinner W.E. Harvesting technology for forage and seed crops. "Engineering advances for agriculture and food", 1988 Jubilee conference, Cambridge. -p.197-205.

127. O'Dogherty M.J. Research on forage mowing. "Engineering advances for agriculture and food", 1988 Jubilee conference, Cambridge, - p.73-74.

128. Wieneke F. Mowing and treating of hay. Yearbook agricultural engineering, №5, 1992. - p.l 11-114.