Нетрадиционные рабочие органы для технико-технологической модернизации сельскохозяйственного производства (24.08.2009)

Автор: Кузьмин Мстислав Витальевич

3. Установить предельные законы теории производительности машинно - технологических агрегатов (МТА), на этой основе предложить алгоритм разработки системы повышения эффективности их использования.

Задачи исследований. 1. Развить методологию создания новых технических систем: усовершенствовать эвристические методы; рационализировать прогностический метод оценки инженерно-технической значимости изобретений с учётом особенностей с.-х. производства; разработать метод аналитического прогнозирования, позволяющий определить общие формы перспективных рабочих органов и научно обосновать их работоспособность на допатентном уровне синтеза технических систем; разработать методику аналитического прогнозирования, а также рационализированного метода оценки инженерно – технической значимости изобретений.

2. На основе использования эвристических и прогностических методов предложить усовершенствованные схемы существующих (классических) рабочих органов и основные типы (формы) нетрадиционных высокопроизводительных и более простых по устройству рабочих органов сельскохозяйственных машин для создания с.-х. техники нового поколения, превосходящей по своим показателям лучшие отечественные и иностранные образцы.

Произвести верификацию (проверку) прогностических результатов совокупностью методов.

3. Разработать основы теории разделения зерновых смесей на гибких рабочих органах.

4.Установить предельные законы теории производительности машинно- технологических агрегатов (МТА), на этой основе предложить алгоритм разработки системы повышения эффективности их использования.

5. Определить эффективность проведённых исследований и меры по её повышению.

Объект и предмет исследований. Объектом исследований являются рабочие органы сельскохозяйственных машин.

Предметом исследования являются методы порождения нового и прогнозирования, формы нетрадиционных высокопроизводительных рабочих органов сельскохозяйственных машин, а также теоретические основы и методы повышения производительности МТА как основного показателя эффективности их использования.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием системного анализа, случайных Марковских процессов с дискретными состояниями и непрерывным параметром, Булевой алгебры, математической теории отношений, прогнозирования, теоретической и земледельческой механики и эксплуатации машинно-тракторного парка.

При проведении экспериментальных исследований использовались классические методы планирования, проведения опытов и обработки их результатов.

Научную новизну работы составляют:

метод аналитического прогнозирования на основе математической теории отношений толерантности, позволяющий обоснованно определить новые перспективные (нетрадиционные) работоспособные формы рабочих органов с.-х. машин на допатентном уровне;

развитый и адаптированный к условиям с. - х. производства метод оценки инженерно - технической значимости изобретений;

рационализированные эвристические методы порождения нового;

нетрадиционные перспективные формы рабочих органов: безвальные спирально - винтовые и гибкие с участками обратной кривизны, являющиеся основой создания новой системы машин для с. - х. производства;

стохастическая модель сепарации при структурно-логическом подходе как Марковского случайного процесса с дискретными состояниями и непрерывным параметром;

новое направление в сепарации – использование гибких разделяющих поверхностей с участками обратной кривизны, дающих возможность многократного повышения производительности и выполнения сепарирующих рабочих органов (соломосепараторов, решёт и триеров) по единой схеме, а также реализовать новую технологию сепарации зерна с динамическим отделением частиц от разделяющей поверхности;

общие закономерности сепарации на гибких разделяющих поверхностях с участками обратной кривизны;

предельные законы теории производительности MTA.

Практическую ценность исследований составляют:

методика аналитического прогнозирования, а также метода оценки инженерно-технической оценки изобретений, адаптированного к условиям сельскохозяйственного производства;

рационализированные схемы классических рабочих органов: многофункциональной почвообрабатывающей машины, сепараторов почвы; параметры многофункциональной почвообрабатывающей машины;

схемы нетрадиционных перспективных рабочих органов с.-х. машин: безвальных спирально - винтовых, гибких с участками обратной кривизны, защищённые тридцатью тремя авторскими свидетельствами СССР;

верификация прогноза тенденций развития сепараторов зерна, подтверждающая работоспособность и перспективность предлагаемых схем рабочих органов;

технологические показатели работы и основные параметры сепараторов зерна с гибкой разделяющей поверхностью и участками обратной кривизны;

методика расчета основных параметров сепараторов зерна с гибкой разделяющей поверхностью и участками обратной кривизны на основе стохастической модели сепарации при структурно-логическом подходе;

алгоритм разработки системы повышения эффективности использования МТА, схемы сцепок, уменьшающие нерабочее время смены, защищённые пятью авторскими свидетельствами СССР.

Реализация результатов исследований. Результаты прогнозирования переданы для использования научно - исследовательским организациям – ФГНУ «Росинформагротех» и ОАО «ВИСХОМ». Элементы системы повышения производительности МТА были внедрены в с.-х. производство при оказании научно-производственной помощи ВСХИЗО хозяйствам Балашихинского района Московской области. Результаты прогнозирования и меры по повышению эффективности работы МТА используются сельскохозяйственной консалтинговой компанией ООО «ВИКТОРИЯ».

В учебном процессе сельскохозяйственных вузов используются результаты диссертационной работы, представленные в учебных пособиях по сельскохозяйственным машинам, по курсовому и дипломному проектированию, по эксплуатации МТП и в методических указаниях, изданных на систему с.- х. вузов для студентов-заочников, а также в печатных изданиях, используемых в учебном процессе как дополнительная литература, что подтверждается актами Учебно-методического совета по высшему с.–х. заочному образованию, РГАЗУ и МГАУ им. В. П. Горячкина.

На защиту выносятся положения, перечисленные в рубриках о научной новизне работы и практической ценности исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены: на научных конференциях ВСХИЗО, РГАЗУ с 1970 по 2008 гг.; нa заседании НТС ГСКБ по комплексу машин для послеуборочной обработки зерна (Воронеж, 1972 г.); на II Всесоюзном научно-техническом совещании по послеуборочной обработке и хранению зерна, (Москва, 1973 г.); на научно - технической конференции ЧИМЭСХ (Челябинск, 1974 г.); на заседании координационного совета по проблеме «Разработать технологию и автоматизированные поточные линии для обработки и хранения семенного и продовольственного зерна» (Москва, ВИМ, 1974 г.); на бюро Отделения механизации и электрификации сельского хозяйства ВАСХНИЛ (Москва, 1977 г.); на кафедре сельскохозяйственных машин Воронежского СХИ им. К. Д. Глинки (Воронеж, 1977 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам земледельческой механики (Мелитополь, 1989 г.); на Международной научно-технической конференции «Перспективные технологии уборки зерновых культур, риса и семян трав» (Мелитополь, ТГАТА, 2003 г.); на 3-й научно-практической конференции, посвящённой 40-летию ФГНУ «Росинформагротех» (пос. Правдинский Московской области, 2007г.); на международной научно–практической конференции, посвящённой 140-летию со дня рождения В. П. Горячкина «Инновации в области земледельческой механики» (Москва, МГАУ, 2008 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 98 опубликованных печатных работах, в том числе в 38 а. с. СССР.

Структура и объём работы. Диссертация содержит 387 страниц, 75 рисунков, 22 таблицы, 7 приложений (43 с., 4 табл.). Список использованной литературы содержит 227 наименований, в том числе 21 на иностранном языке.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, указаны источники, на основе которых написана диссертация, охарактеризована её структура.

В первой главе «Проблемы технико-технологической модернизации сельского хозяйства РФ. Цели и задачи исследований» вначале характеризуется производственно-технический потенциал сельского хозяйства, который за годы реформ значительно снизился. Так за 1985 – 2005 гг. число тракторов и зерноуборочных комбайнов уменьшилось примерно в 2, 5 раза. Тракторы используются в среднем 15 – 16 лет при амортизационном сроке не более 10 лет. Уровень энергообеспеченности сельского хозяйства в России составляет около 1,8 кВт/га, в развитых странах – от 3, 5 до 7, 5 кВт/га. Нагрузка на зерноуборочный комбайн больше, чем в развитых странах, в 2 – 5, на тракторы – до16 раз.

Несмотря на это, в России наблюдается положительная динамика в развитии агропромышленного комплекса, реализуется приоритетный национальный проект «Развитие АПК». Для улучшения технической оснащенности сельскохозяйственных предприятий Министерством сельского хозяйства РФ было предпринято ряд мер. В результате покупательная способности с.-х. предприятий существенно повысилась, приобретение с. - х. техники возросло в 2,7 раза, а темпы выбытия техники снизились.

Затем проводится сравнительный анализ технического уровня зарубежной и отечественной сельскохозяйственной техники, в результате которого было установлено, что принципиально новых решений в отечественной и иностранной с.-х. технике немного. Совершенствование машин в настоящее время связано в основном с рационализацией длительное время существующих рабочих органов (РО) и схем с.-х. машин, что ведёт к их усложнению и удорожанию. Причём затраты ресурсов на совершенствование машин увеличиваются, а отдача уменьшается. Такое состояние дел объясняется установленной акад. В.П. Горячкиным общей закономерностью развития любых явлений, которое происходит по S-образной кривой. В развитии любого объекта имеется три стадии: 1 - когда оно набирает темп, 2 - явление (объект) интенсивно развивается, 3 - развитие замедляется. Развитие с.-х. техники по данным многих исследователей находится на третьей стадии. Поэтому необходим прорыв на более высокий уровень – переход к следующему циклу развития. Это вызывает настоятельную необходимость введения в область исследования и конструирования новых форм рабочих органов. Но этот процесс сдерживается отсутствием научно обоснованных методов определения (выбора) перспективных схем рабочих органов. С учётом этого намечаются пути решения проблемы технико-технологической модернизации сельскохозяйственного производства. На основе всего изложенного в конце главы сформулированы цели и задачи исследований, изложенные в соответствующих рубриках раздела «Общая характеристика работы» автореферата.

Во второй главе «Основы методологии выявления перспективных форм рабочих органов технических систем» проведено совершенствование эвристических методов, рационализирован метод оценки инженерно - технической значимости изобретений, разработан метод аналитического прогнозирования.


загрузка...