vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2019-13-4-25-31vimjour-340Research ArticleАГРОБИОТЕХНОПАРК – 2019AGROBIOTECHNOPARK – 2019Цифровая технология оценки мощности тракторного парка сельхозпредприятияDigital Technology of Assesment the Power Capacity of Tractor Fleet of an Agricultural EnterpriseАльтВ. В.AltV. V.

академик РАН, доктор технических наук, профессор

member of RAS, Dr.Sc.(Eng.), professor

sibfti.n@ngs.ruСавченкоО. Ф.SavchenkoO. F.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Ph.D.(Eng.), key research engineer

ЕлкинО. В.ElkinO. V.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Ph.D.(Eng.), key research engineer

Сибирский физико-технический институт аграрных проблем Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наукРоссияSiberian Physics and Technology Institute of Agrarian Problems of the Siberian Federal Scientific Center of Agrobiotechnologies at the Russian Academy of SciencesRussian Federation2019031020191342531Copyright © Альт В.В., Савченко О.Ф., Елкин О.В., 20192019Альт В.В., Савченко О.Ф., Елкин О.В.Alt V.V., Savchenko O.F., Elkin O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/340

Важное направление повышения эффективности использования машинно-тракторных агрегатов – оперативный контроль мощности тракторов сельхозпредприятия. Показали, что потеря мощности тракторов и снижение их тяговых свойств повышают расход топлива на 10-15 процентов, а также эксплуатационные затраты. (Цель исследования) Разработать цифровую технологию оценки мощности тракторного парка сельхозпредприятия с применением динамической модели двигателей внутреннего сгорания и создать конфигурацию программно-аппаратных средств, базирующихся на современных информационных технологиях сбора и обработки данных. (Материалы и методы) Выбрали динамический метод диагностики двигателей внутреннего сгорания с использованием тестовых циклических воздействий, моделированием процесса измерения диагностического сигнала на фоне помех и анализом измерительной информации для расчета мощности. Обосновали структурную схему диагностического устройства, обеспечивающую выполнение необходимых технологических операций. Провели экспериментальные исследования цифровой технологии по оценке мощности тракторного парка сельхозпредприятия. (Результаты и обсуждение) Разработали алгоритм расчета мощности двигателей внутреннего сгорания в режиме реального времени по скоростной характеристике. Создали диагностическое устройство, обеспечивающее регистрацию данных, расчет скоростных характеристик и мощности двигателей внутреннего сгорания, а также информационное сопровождение всего технологического цикла. Определили, что завышенный расход топлива, необходимый для поддержания номинального значения мощности двигателей тракторного парка, за период наблюдений в среднем за год составляет 6525 килограммов, а затраты на него с учетом средней оптовой цены на дизельное топливо достигли 206 837 рублей. Показали возможность снижения затрат, необходимых для поддержания выявленных отклонений мощности вследствие завышенного расхода топлива путем своевременных ремонтно-регулировочных управляющих воздействий. Рассмотрели направления дальнейшего развития цифровой технологии и устройств. (Выводы) Предложили цифровую технологию и диагностическое устройство для оценки мощности тракторных двигателей внутреннего сгорания в производственных условиях. Рекомендовали сельхозпредприятиям использовать их как инструмент оперативного контроля энергообеспечения полевых работ для эффективной эксплуатации тракторного парка и снижения затрат.

One of the important ways to increase the efficiency of using machinery and tractors is to ensure operating control of the power capacity of tractors employed in agricultural enterprises. It is shown that power loss of tractors and their decreased traction properties result in increased fuel consumption by 10-15 percent as well as increased operating costs. (Research purpose) To develop a digital technology of assessing the power capacity of the internal combustion engines (ICE) of the tractor fl eet employed in agricultural enterprise and develop a confi guration of software and hardware based on modern information technologies for data collection and processing. (Materials and methods) The authors used a dynamic method of ICE diagnostics using test cyclic eff ects, modeling measurements of a diagnostic signal against the background of hindrances, and an analysis of measuring information for power calculation purposes. A structural diagram of the diagnostic device performing necessary technological operations has been off ered as a result. The authors also conducted pilot studies of using digital technology for assessing the power capacity of the tractor fl eet employed in an agricultural enterprise. (Results and discussion) The authors have developed an algorithm of ICE power calculation in real time taking into account speed considerations and developed a diagnostic device providing data recording, calculation of ICE speed and power characteristics, as well as information support of the entire production cycle. It has been determined that the increased fuel consumption necessary to maintain the rated value of the tractor engine power during the observation period averaged 6525 kilograms per year, and the fuel cost, taking into account the average wholesale price of diesel fuel, reached 206,837 rubles. The authors have shown a possibility of reducing costs required to maintain the detected power deviations due to excessive fuel consumption through timely repair and adjustment-and-control actions. They have evaluated possible directions of further development of the digital technology and devices. (Conclusions) The authors have proposed a digital technology and a diagnostic device for evaluating the power of internal combustion tractor engines under production conditions. The proposed technology and diagnostics device are recommended for use by agricultural enterprises as an operating control instrument of the power supply of fi eld works to ensure the efficient operation of the tractor fl eet and provide for cost reduction.

тракторный паркдвигатель внутреннего сгораниямощность тракторовдиагностика двигателей внутреннего сгоранияматематическая модельинформационное сопровождение технологического циклаtractor fleetinternal combustion engine (ICE)tractor powerICE diagnosingmathematical modelinformation support of technological cycleReferencesДунаев А.В., Костомахин М.Н., Воронов А.Н. Перспективы развития диагностирования самоходных машин в АПК // Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 122. С. 63-70.Dunaev A.V., Kostomakhin M.N., Voronov A.N. Perspektivy razvitiya diagnostirovaniya samokhodnykh mashin v APK [Prospects for the development of diagnostics of self-propelled vehicles in agriculture]. Trudy GOSNITI. 2016. Vol. 122. 63-70 (In Russian).Тимонин С.Б., Тимонина А.С. Внедрение цифровых технологий в процессы обеспечения оптимального функционирования машинно-тракторного агрегата // Нива Поволжья. 2018. N3. С.124-132.Timonin S.B., Timonina A.S. Vnedrenie tsifrovykh tekhnologii v protsessy obespecheniya optimal’nogo funktsionirovaniya mashinno-traktornogo agregata [Introduction of digital technologies to ensure the optimal functioning of machine-tractor units]. Niva Povolzh’ya. 2018. N3. 124-132 (In Russian).Гребенников С.А., Гребенников А.С., Косарева А.В., Шерин А.А. Диагностирование элементов ДВС динамическим методом // Грузовик. 2016. N10. С. 20-24.Grebennikov S.A., Grebennikov A.S., Kosareva A.V., She­rin A.A. Diagnostirovanie elementov DVS dinamicheskim metodom [Diagnosing ICE elements with a dynamic method]. Gruzovik. 2016. N10. 20-24 (In Russian).Кривцов С.Н. Методический подход к формированию динамической модели дизельного автомобиля с аккумуляторной топливоподающей системой // Автомобильная промышленность. 2016. N10. С. 10-14.Krivtsov S.N. Metodicheskiy podkhod k formirovaniyu dinamicheskoi modeli dizel’nogo avtomobilya s akkumulyatornoy toplivopodayushchey sistemoy [Methodological approach to the formation of a dynamic model of a diesel vehicle with a battery-powered fuel supply system]. Avtomobil’naya promyshlennost’. 2016. N10. 10-14 (In Russian).Савченко О.Ф., Альт В.В., Добролюбов И.П., Ольшевский С.Н. Развитие средств автоматизации измерений и анализа рабочих процессов при испытаниях ДВС // Двигателестроение. 2014. N2. С. 26-31.Savchenko O.F., Al’t V.V., Dobrolyubov I.P., Ol’shev­skiy S.N. Razvitie sredstv avtomatizatsii izmereniy i analiza rabochikh protsessov pri ispytaniyakh DVS [Developing automation tools for measurements and analysis of operating processes occurring while testing internal combustion engines]. Dvigatelestroenie. 2014. N2. 26-31 (In Russian).Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Ольшевский С.Н. Принципы разработки компьютерной динамической модели автотракторных ДВС // Вестник НГАУ. 2014. N2. С. 141146.Dobrolyubov I.P., Savchenko O.F., Ol’shevskiy S.N. Printsipy razrabotki komp’yuternoy dinamicheskoy modeli avtotraktornykh DVS [Principles of developing a computer dynamic model of an automotive ICE engine]. Vestnik NGAU. 2014. N2. 141-146 (In Russian).Cooper G.R., McGillem C.D. Probabilistic methods for signal and system analysis. New York: Oxford University Press. 1999. 496.Cooper G.R., McGillem C.D. Probabilistic methods for signal and system analysis. New York: Oxford University Press. 1999. 496 (In English).Альт В.В., Ольшевский С.Н., Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Борисов А.А., Орехов А.К. Разработка динамической модели ДВС // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 118. С. 8-15.Al’t V.V., Ol’shevskiy S.N., Dobrolyubov I.P., Savchen­ko O.F., Borisov A.A., Orekhov A.K. Razrabotka dinamicheskoy mo­deli DVS [Developing a dynamic model of an ICE]. Trudy GOSNITI. 2015. Vol. 118. 8-15 (In Russian).Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Альт В.В., Ольшевский С.Н., Клименко Д.Н. Моделирование процесса оптимального определения параметров состояния двигателя внутреннего сгорания измерительной экспертной системой // Вычислительные технологии. 2015. Т. 20. N6. С. 2235.Dobrolyubov I.P., Savchenko O.F., Al’t V.V., Ol’shevskiy S.N., Klimenko D.N. Modelirovanie protsessa optimal’nogo opredeleniya parametrov sostoyaniya dvigatelya vnutrennego sgoraniya izmeritel’noy ekspertnoy sistemoy [Modeling the process of optimal determination of the state parameters of an internal combustion engine with a measuring expert system]. Vychislitel’nye tekhnologii. 2015. Vol. 20. N6. 22-35 (In Russian).Альт В.В., Ольшевский С.Н., Клименко Д.Н., Борисов А.А., Орехов А.К. Определение мощности автотракторных двигателей по параметрам системы бортовой диагностики // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 119. С. 151-156.Al’t V.V., Ol’shevskiy S.N., Klimenko D.N., Borisov A.A., Orekhov A.K. Opredelenie moshchnosti avtotraktornykh dvigatelei po parametram sistemy bortovoy diagnostiki [Determining the power of automotive engines based on the parameters of an on-board diagnostic system]. Trudy GOSNITI. 2015. Vol. 119. 151-156 (In Russian).Клименко Д.Н., Орехов А.К., Борисов А.А. Методические положения по диагностике двигателей внутреннего сгорания энергонасыщенной техники динамическим методом. Новосибирск: СибФТИ СФНЦА РАН. 2017. 56 с.Klimenko D.N., Orekhov A.K., Borisov A.A. Metodicheskie polozheniya po diagnostike dvigateley vnutrennego sgoraniya energonasyshchennoy tekhniki dinamicheskim metodom [Guidelines for diagnosing internal combustion engines of energy-saturated equipment with the dynamic method]. Novosibirsk. SibFTI SFNTsA RAN. 2017. 56 (In Russian).Измайлов А.Ю., Кряжков В.М., Антышев Н.М., Елизаров В.П., Лобачевский Я.П., Сорокин Н.Т., Гурылев Г.С., Савельев Г.С., Сизов О.А., Шевцов В.Г. Концепция модернизации сельскохозяйственных тракторов и тракторного парка России на период до 2020 года. М.: ВИМ. 2012. 56 с.Izmaylov A.Yu., Kryazhkov V.M., Antyshev N.M., Elizarov V.P., Lobachevskiy Ya.P., Sorokin N.T., Gurylev G.S., Savel'­ev G.S., Sizov O.A., Shevtsov V.G. Kontseptsiya modernizatsii sel'skokhozyaystvennykh traktorov i traktornogo parka Rossii na period do 2020 goda [The concept of modernization of agricultural tractors and tractor fleet of Russia for the period up to 2020]. Moscow: VIM. 2012. 56 (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.