Preview

Сельскохозяйственные машины и технологии

Расширенный поиск
№ 3 (2017)
Скачать выпуск PDF

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАТИКА

3-9 206
Аннотация
Исследована возможность применения средств автоматизации для управления сельхозтехникой. Предложены решения по созданию централизованной унифицированной автоматизированной информационной системы управления мобильными агрегатами. Отмечено, что исходя из современных требований эта система должна быть открытой, интегрированной в общую схему управления сельскохозяйственным предприятием. Она должна реализовать идею применения стандартных аппаратных, программных и коммуникационных средств в задачах контроля и управления. Поэтому схема должна строиться на унифицированных модулях и тех стандартах, что освоены в России. Показано, что, базируясь на блочно-модульном построении, комплексная многомерная унифицированная автоматизированная система управления различными объектами сельскохозяйственного назначения должна соответствовать следующим принципам: высокая надежность, простота обслуживания, низкие издержки при эксплуатации, быстрая окупаемость, связанная с увеличением урожайности, сниженные потери при уборке, послеуборочной обработке и хранении, улучшенные энергетические показатели. Установлено, что управление технологическими процессами в сельхозпроизводстве осуществляется в основном с обратной связью. Пример без обратной связи - это программное управление температурой в хранилище при режиме «охлаждение». Обратная связь в управлении технологическими процессами сельхозпроизводства позволяет оптимально решить проблему рационального распределения функций в человеко-распределенных системах и сформировать интеллектуальные эргономические интерфейсы, согласованные с профессиональными представлениями лиц, принимающих решения. Отрицательная обратная связь, создаваемая устройством управления, позволяет автоматически поддерживать показатель качества технологического процесса на заданном уровне. Количественный анализ производственной ситуации опирается на глубоко формализованную базу вычислительной техники, что способствует выработке оптимального решения. Показано, что применение информационной автоматизированной системы управления увеличивает производительность труда на 40 процентов, уменьшает энергетические затраты на 25 процентов. Повышение качества выполняемых технологических операций позволит увеличить урожайность в 1,2-1,3 раза.
10-16 384
Аннотация
Развитие технологии точного земледелия требует более высокого уровня технического обеспечения, основанного на программируемых, полностью автономно функционируемых или дистанционно управляемых беспилотных авиационных системах, содержащих комплексы автоматических или дистанционно-управляемых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Проведен выбор и обоснование основных параметров БПЛА сельскохозяйственного назначения. Установлено, что для дифференцированного внесения средств защиты растений и удобрений предпочтительны БПЛА многоразового использования, безаэродромного базирования, с небольшой разбежкой для взлета или вертикальным взлетом и вертикальной посадкой, низковысотные, вертолетного, винтокрылого и мультироторного типов, оснащенные автопилотом и системой дифференцированного распределения рабочих жидкостей удобрений и пестицидов по заданной программе, разработанной в соответствии с агрохимической картограммой и картой фитосанитарного состояния поля. Составлено уравнение массового баланса БПЛА сельскохозяйственного назначения, которое позволяет более точно определить взлетную массу с учетом составляющих масс полезной нагрузки, предназначенной для дифференцированного дозирования и распределения рабочих жидкостей удобрений и пестицидов. Получено уравнение существования БПЛА, отличающееся тем, что оно, кроме массовых и летно-технических характеристик летательного аппарата, отображает технологические параметры дифференцированного внесения пестицидов и удобрений для конкретного обрабатываемого поля. Показано, что технологический процесс применения БПЛА в системе точного земледелия включает последовательные взаимосвязанные операции: мониторинг и зондирование посевов (с использованием легких БПЛА, оснащенных мультиспектральными камерами), получение, обработку и передачу информации для управления посевами, дифференцированное внесение пестицидов и удобрений по заданной программе обработки поля посредством (посредством БПЛА с большой полезной нагрузкой)
17-23 243
Аннотация
Применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в сельском хозяйстве является инновацией для России и имеет большой потенциал, особенно при реализации задач точного земледелия. Рассмотрены направления использования БПЛА в сельском хозяйстве. Показано, что для дифференцированного внесения удобрений и пестицидов наиболее целесообразно использовать БПЛА вертолетного и винтокрылого типов, летающие на малых скоростях (30-40 км/ч) и небольших высотах (0,5-1,5 м) с большой полезной нагрузкой (300-400 кг), поскольку они наиболее полно соответствуют экологическим и природоохранным требованиям и обеспечивают безопасность функционирования современных систем «человек - машина». Разработаны основные требования к качеству выполнения технологической операции по дифференцированному внесению удобрений и пестицидов с помощью беспилотных летательных аппаратов: нормы внесения рабочих жидкостей удобрений 50-200 л/га с дискретностью доз 10-15 кг д.в./ га (25-40 л/га), пестицидов - 10-20 л/га с дискретностью доз 5 л/га, медианно-массовый диаметр капель - 250-300 мкм, неравномерность распределения рабочей жидкости по ширине захвата - не более 15 процентов, снос рабочих жидкостей за пределы обрабатываемого участка - не более 20 процентов, время установки заданной дозы на границах выделенных участков - не более 1,1 с; рабочая скорость полета - не более 40 км/ч, высота полета при внесении удобрений и пестицидов - 1,0-1,5 м.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ

24-28 96
Аннотация
Установили, что дисковые рабочие органы подразделяются по сплошности лезвийной части, форме диска и выреза, характеру выреза. Предположили, что снижение энергоемкости при внедрении сегмента сферического вырезного диска достижимо при трансформации внешней режущей кромки в сторону вогнутой поверхности рабочего органа, что соответствует сложному виду нагружения. Разработали методику расчета энергоемкости при внедрении передней режущей кромки и кривых, формирующих поверхность сегмента. При внедрении площадка кривой испытывает действие нормальных и касательных усилий со стороны почвы. Координаты точек кривых поверхности трансформированного сегмента получены расчетным путем. С использованием программы SPSS Statistics кривые аппроксимированы квадратной параболой. Геометрические параметры диска, угол атаки, поступательная скорость движения учтены через траекторию заглубления, которая также аппроксимируется квадратной параболой. Почва как объект обработки представлена коэффициентом деформации, углом внешнего трения, пределом прочности на сжатие. Расчет осуществлялся при следующих исходных данных: величина горизонтального единичного интервала равна 0,005 м; величина вертикального единичного интервала - 0,004 м; абсолютная влажность суглинистой почвы - 20,73 процента; твердость - 3,3 МПа; ширина кривых крошения - 0,001 м; предел прочности почвы на сжатие - 154 175 Па; нормальные напряжения, соответствующие коэффициенту деформации почвы, составили 45 178 Па. Доказали, что при трансформации на углы 1, 2 и 3 градуса внешней режущей кромки на суглинистых почвах среднее значение горизонтальной составляющей тягового сопротивления меньше анализируемой величины на 15,52; 15,79 и 13,55 процента соответственно. Минимальной величиной среднего тягового сопротивления обладает сегмент с углом трансформации внешней режущей кромки 2 градуса.
29-34 159
Аннотация
В статье проанализированы особенности конструкции технологического адаптера с электронным прибором магнитно-импульсной обработки (МИО) растений. Он необходим для облучения растений низкочастотным магнитным полем в диапазоне от 0 до 100 Гц с одновременным дополнительным синхронным облучением импульсами света с длинами волн оптического диапазона 445 и 650 нм. Представлена классификация существующих сельскохозяйственных технологических адаптеров. Ее анализ показал, что для конструкции технологического адптера МИО растений лучше подходят электроцилиндры с электронными элементами управления, закрепленные на раме технологического адаптера. В программной среде Solid Works/Simulation с помощью модуля физического моделирования визуализирована кинематическая 3D-модель технологического адаптера и создана сетка конечных элементов (Finite Element Analysis, FEA). Исследуемая модель расположена в местах крепления трехточечной навесной системы. К направляющей в месте крепления рабочих органов МИО приложена нагрузка по всей поверхности 50 Н. Проведены оценка динамических качеств технологического адаптера МИО, частотный анализ, а также анализ напряженно-деформированного состояния конструкции и узлов. Получены значения резонансных частот. Установлены зоны концентрации напряжений в 50 мм от верхней точки крепления актуатора к направляющей. Их максимальные значения достигают 40 мПа. Выявлены особенности распределения дисперсии напряжений в этих зонах, получены спектры эквивалентных напряжений модели. В результате частотного анализа найдены значения резонансных частот в диапозоне 0,2-9,2 рад/с на различных режимах вибрации технологического адаптера. Выявлена стойкость к воздействию синусоидальной вибрации. Найденные резонансные частоты лежат за пределами диапазона частот, воздействующих на технологический адаптер при его эксплуатации и транспортировании. Погрешность моделирования не превышает 5 процентов. Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции технологического адаптера и его узлов показал, что при нагрузке технологического адаптера рабочими органами МИО (магнитными индукторами) 50 Н вертикальное смещение направляющей составляет 1,16 мм. Разрабатываемый технологический адаптер манипуляторного типа, с упрощенной конструкцией и сниженной металлоемкостью, позволяет полностью автоматизировать процесс магнитно-импульсной обработки растений с возможностью автоматической настройки к различным агротехнологическим параметрам насаждений. Частота импульсно-светового излучения и время экспозиции выставляется на блоке управления электронного прибора. Применение специальных технических средств импульсной магнитной обработки садовых культур улучшает укореняемость черенков вишни в 1,8 раза, аронии черноплодной - в 1,4, ежевики и малины - в 1,5-2 раза, жимолости - в 1,4 раза по сравнению с необработанными черенками. Количество корней при этом увеличивается на 21-48 процентов, длина - на 25-61 процент. Применение МИО при доращивании укорененных черенков в теплице повышает приживаемость ежевики на 10 процентов, жимолости - на 18, рябины - на 30 процентов. Прирост побегов увеличивается на 14-46 процентов.
35-38 120
Аннотация
Федерация Современным сельскохозяйственным предприятиям необходимы универсальные посевные комплексы, пригодные для посева различных видов семян в разных почвенных условиях. Сеялки должны соответствовать агротехническим требованиям на посев при повышенной влажности, постоянно заданной глубине посева и других факторах. Разработали и изготовили пневматический высевающий аппарат на базе блочно-модульного комбинированного адаптера (БМКА), предназначенный для предпосевной обработки почвы, посева и заделки семян мелкосеменных культур, таких как лен-долгунец. БМКА оснащен пневматическим горизонтальным дисковым высевающим аппаратом, двумя блоками ротационной спиральной бороны, блоком культивации и сошниковой группой. Показали, что созданная конструкция обеспечивает качественную подготовку почвы, равномерный посев семян мелкосеменных культур и заделку их на заданную глубину. Основные параметры ротационной бороны: диаметр - 180 мм; высота зубьев - 120 мм; шаг спирали - 80 мм. Блок культивации позволяет разрушить почву на глубину до 140 мм. Определили оптимальные параметры и режимы работы высевающего аппарата: диаметр диска - 600 мм, диаметр ячеек диска - 8 мм, давление в пневмосистеме - 0,13 МПа, частота вращения диска - 65 об/мин. Установили, что внедрение БМКА в производство повышает урожайность соломы на 13,7-33,1 процента, семян льна-долгунца - на 19,6-31,3 процента в сравнении с контрольным вариантом. Обеспечивается годовой экономический эффект в сумме 2035-3034 руб. на 1 га посева при сроке окупаемости за один сезон. Внедрение сеялки в производство обеспечивает также получение качественных семян для селекции и семеноводства.

НАУКА ПРОИЗВОДСТВУ

39-44 117
Аннотация
Изложили общие принципы влияния материально-технических ресурсов (МТР) на выполнение основных технологических операций в растениеводстве и их эффективность. Оценили различные технологии с точки зрения затрат МТР. Выявили общие тенденции в развитии технологий производства сельскохозяйственных культур. Определили распределение затрат МТР при выполнении различных сельскохозяйственных работ. Показатели затрат должны служить ориентиром при поиске принципиально новых технологических процессов и рабочих органов сельскохозяйственной техники. Найдены значения затрат труда, топлива, металла, а также денежных средств, где они наиболее велики. Сформулировали концепции, позволяющие обеспечить сокращение затрат на производство продукции. Предложили для перспективных расчетов основываться на агротехнологиях, при которых можно получать максимальную урожайность с минимальными затратами. Рекомендовали для таких технологий ввести термин - «прогрессивные». Отметили, что при определении прогрессивной агротехнологии необходимо обоснованно подходить к показателям урожайности сельхозкультур в различных агрозонах и регионах страны. Для оценки эффективности МТР при производстве различных сельхозкультур и обеспечения снижения ресурсоемкости сельхозпродукции путем поиска и применения принципиально новых технологий для энергосбережения при выполнении сельхозработ, разработали интегральный процентный показатель сравнения прогрессивных технологий с применяемыми технологиями. Оценили МТР при применении новых прогрессивных технологий производства сельскохозяйственных культур с помощью интегрального процентного показателя. Предложили для определения эффективности МТР использовать этот показатель. Применение предложенной методики будет способствовать эффективной оценке МТР, снижению ресурсоемкости путем поиска и разработок принципиально новых технологий выполнения растениеводческих работ.

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ

45-48 98
Аннотация
Принятие нового Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» № 273-ФЗ от 29 декабря 2012 г. существенно изменило традиционную структуру системы подготовки кадров. Cлияние и укрупнение научно-исследовательских институтов, образование на их базе мощных федеральных научных центров дало возможность существенно расширить сферу образовательной деятельности, а именно, реализовать программы магистерской подготовки. Магистратура по направлению «Агроинженерия» в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ призвана готовить специалистов для АПК. Для качественной подготовки магистров в Центре создана образовательная кафедра «Общенаучные и специальные дисциплины», имеющая компетентный профессорско-преподавательский состав, который ведет работу по организации и обеспечению учебного процесса, в том числе наполнение содержанием соответствующих рабочих программ по учебным курсам, разработку учебно-методических комплексов, фондов оценочных средств, системы диагностики текущих учебных достижений, научно-методического обеспечения. Отметили, что важным фактором является то, что подготовка магистров в НИИ будет более адаптированной к проблемам отрасли, производства, чем в вузе, будет иметь более практическую направленность. В процессе обучения в магистратуре научного учреждения учащийся может участвовать в реализации конкретных проектов, работать в рамках исследовательских и производственных программ, а после завершения подготовки органично влиться в коллектив исследовательского учреждения. Определили, что магистратура по направлению «Агроинженерия» призвана готовить специалистов для научно-исследовательской, аналитической, конструкторской и проектной деятельности. Установили, что необходимо выстроить систему организации и обеспечения учебного процесса, наполнить содержанием соответствующие рабочие программы по учебным курсам, разработать учебно-методические комплексы.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-7599 (Print)
ISSN 2618-6748 (Online)