Статьи журнала - Вестник аграрной науки Дона
Все статьи: 808
Математическая модель движения корнеплода по ротационному гофрощеточному рабочему органу
Статья научная
Целью выполненной работы является построение математической модели движения единичного корнеплода в форме полусфероконуса по наружной поверхности цилиндрической вращающейся гофрощётки. Полученная математическая модель будет использована для теоретического обоснования основных конструктивных и режимных параметров гофрощеточного очистителя кормовых корнеплодов. Основанием для теоретического анализа движения единичного тела по поверхности ротационного рабочего органа явились труды известных учёных в области прикладной земледельческой механики П.М. Василенко и П.М. Заики. Построение математической модели производим путем получения системы нелинейных дифференциальных уравнений динамики движения корнеплода по поверхности гофрощеточного барабана и дифференциального уравнения вращательного движения корнеплода вокруг собственной оси в цилиндрических координатах и её численного интегрирования с помощью метода Рунге-Кутта 4-го порядка точности. Численное интегрирование системы дифференциальных уравнений производим с помощью встроенных функций математического калькуляционного пакета MathCAD Professional 2001 на ПК. После построения аналитической модели движения единичного корнеплода и ее графического анализа было выявлено, что на протяжении всего времени контакта линейная скорость движения и путь, пройденный корнеплодом от начала отсчёта вдоль гофрощётки, монотонно возрастают. Угловая скорость перемещения ω=f(t) изменяется по экспоненциальной зависимости, достигая максимальных значений после t = 1,8 c (при постоянной угловой скорости вращения гофрощетки ωгщ = 20,93 с-1). В момент, когда угловая скорость движения корнеплода становится больше угловой скорости гофрощётки (t = 1,8-2,4 c), тело отрывается (покидает) рабочую поверхность. Наибольшее влияние на угловую скорость движения и угол отрыва корнеплода оказывает угловая скорость вращения гофрощётки. На линейную скорость перемещения корнеплода и пройденный путь оказывает наибольшее влияние угол наклона гофрощётки к горизонту.
Бесплатно
Математическая модель машинно-тракторного агрегата на базе трактора с гидростатической трансмиссией
Статья научная
Целью работы является создание математической модели машинно-тракторных агрегатов на базе энергетических средств с гидростатической трансмиссией. Скоростные энергетически насыщенные трактора сельскохозяйственного назначения при работе в реальных условиях эксплуатации имеют показатели намного ниже потенциальных, так как в связи с повышенным значением поступательных и инерционных масс машинно-тракторных сельскохозяйственных агрегатов снижаются эффективная мощность двигателя, тягово-сцепные свойства движителей, повышается расход горюче-смазочных материалов и т.д. Поэтому современные сельскохозяйственные агрегаты работают с меньшими, по сравнению с запланированными, производительностью и экономичностью. Для снижения негативного влияния неустановившихся режимов движения на выходные показатели сельскохозяйственных агрегатов необходимо разрабатывать технические средства, технологические и другие мероприятия. При определении показателей работы машинно-тракторных сельскохозяйственных агрегатов применяют в настоящее время данные типовых тяговых характеристик тракторов, полученные в результате их испытаний при постоянном тяговом сопротивлении. В действительности же машинно-тракторный агрегат подвергается внешним воздействиям, носящим динамический характер. Стохастический характер внешних воздействий существенно отражается на показателях работы агрегатов. Существуют различные способы уменьшения влияния колебаний тяговой нагрузки на выходные показатели машинно-тракторного агрегата. Одним из них является применение гидростатической передачи. Проверка эффективности работы машинно-тракторного агрегата с гидростатической трансмиссией энергетического средства экспериментальным путём сложна, дорогостояща и требует большого количества времени. Поэтому проводят виртуальные исследования с целью оценки влияния гидростатической трансмиссии на энергетические и другие показатели машинно-тракторных агрегатов при неустановившихся режимах нагрузки, которые характерны в реальных условиях эксплуатации. В работе предложена математическая модель МТА на базе мобильного энергетического средства с гидростатической трансмиссией, с помощью которой можно осуществить аналитический расчет основных показателей машинно-тракторного агрегата. Доказано, что внедрение математической модели упрощает и облегчает расчёты эксплуатационных показателей машинно-тракторных агрегатов.
Бесплатно
Математическая модель оптимизации объектов исследований
Статья научная
Рассматривается расчет оптимальных элементов техники полива. Для окончательного определения оптимальных значений изучаемых факторов проводится несколько групп опытов с применением симплексно-суммируемого плана типа правильного шестиугольника. Составлена математическая модель в виде уравнения второго порядка.
Бесплатно
Математическая модель энергосберегающей технологии сушки зерна
Статья научная
Снижение энергоёмкости процесса сушки зерна возможно за счёт совершенствования конструкций оборудования, технологического процесса и за счёт использования систем оптимального управления процессом. Совершенствование управления процессом сушки требует наличия математической модели объекта управления, на базе которой может быть построена модель оптимального управления. Поскольку сушка - процесс тепло- и влагообмена между зерном и сушильным агентом, то представлены данные закономерности и выполнены соответствующие преобразования для построения систем управления. Для промежуточного решения дифференциальных уравнений в частных производных использовался метод интегрального преобразования Лапласа. В результате получена такая запись дифференциального уравнения, которая позволяет не выполнять сложные преобразования для записи результата в аналитическом виде, а представить его в виде набора передаточных функций. Такое представление дифференциальных уравнений позволяет разрабатывать компьютерные имитационные модели и получать численные решения при любых начальных условиях. В зависимости от того, какая стратегическая задача стоит (необходимо сушить с большей производительностью или с меньшими энергозатратами), определяют требуемую производительность вентилятора и схему перемещения зерна по зонам бункера. Для решения этих задач была разработана математическая модель. В основу модели положено уравнение теплового баланса для элементарного слоя. Полная модель процесса сушки зерна в установках активного вентилирования с системой оптимального управления построена с использованием модели сушки плотного слоя и модели сушки элементарного слоя и позволяет снизить энергоёмкость процесса. Предполагается, что в бункере имеется возможность выпускать зерно из определённой зоны.
Бесплатно
Статья научная
Проведен системно-матричный диагностический анализ влияния факторов внешней среды на внутренние производственные процессы сельскохозяйственных предприятий, который позволяет распределить полномочия эффективных действий, выявить несоответствия и разногласия, определить стратегию сглаживания негативного влияния факторов внешней среды на внутренние процессы деятельности предприятия с целью максимизации его прибыли.
Бесплатно
Машинно-технологическое сопровождение улучшения почв
Статья научная
В настоящее время площадь пашни в Российской Федерации составляет более 122 млн га. В связи с неэффективным использованием земли площадь пашни сократилась на 14%. Из оставшейся части около 85% земель подвержены водной и ветровой эрозии, что приводит к значительному ежегодному недобору зерновых культур. Поэтому вопросы, связанные с восстановлением и улучшением почв, являются актуальными, представляют научный и практический интерес. Цель работы - разработка машинно-технологического сопровождения улучшения почв путем применения высококачественных органических удобрений. В основу методики проведения исследования положен аналитический подход к вопросам производства органических удобрений и их использования в растениеводстве. Установлено, что существующие объемы производства навоза и помета, как исходного продукта для производства органических удобрений, не соответствуют потребностям растениеводства, в связи с чем в настоящее время на поля вносятся органические удобрения с дозами 0,4-1,2 т/га, что на порядок ниже требуемых доз внесения. В связи с этим для улучшения почв предлагаются технологии производства концентрированных органических удобрений, получаемых методом ускоренного компостирования (за 7-10 суток) навоза и помета, что при дозах внесения от 1 до 4 т/га позволит использовать большие площади пашни. В данной технологии базовой машиной является ворошитель буртов. Предложена технология воспроизводства почвенного плодородия через многотоннажное производство центров почвообразования (ЦПО). Микроскопические системы искусственных ЦПО начинают активно взаимодействовать с микрофлорой почвы, мобилизуя ее почвенное плодородие. Для реализации данной технологии разработана функциональная схема почвоулучшителя. Использование предлагаемого машинно-технологического сопровождения позволяет не только улучшить качество почвы, но и значительно увеличить в ней содержание органического вещества, способствующего повышению гумуса в почве, для чего необходима разработка основных машин отечественного производства - ворошителя буртов и почвоулучшителя.
Бесплатно
Статья научная
Приведен анализ мелиоративного состояния рисовых оросительных систем, а также необходимые мероприятия по увеличению производства риса на Юге России. Определены приемы регулирования технического состояния системы и почвенно-мелиоративные мероприятия на рисовых оросительных системах. Предложены пути улучшения мелиоративной обстановки на рисовых оросительных системах.
Бесплатно
Мелиорация земель - основа устойчивого развития АПК России
Статья научная
Приводятся данные о потребности России в продуктах питания, об объемах производимых основных отечественных продуктов питания и их дефиците, состоянии мелиорированных земель и оросительных систем в России, наличии орошаемых и осушенных земель и результатах их использования. Предлагаются мероприятия по восстановлению мелиоративного комплекса России и увеличению производства животноводческой продукции (мяса и молока), производства овощей, риса и других продуктов питания. Обоснована необходимость принятия государственной программы развития мелиорации. Приводятся расчеты эффективности мелиоративных мероприятий и размер вклада мелиорации в обеспечение продовольственной безопасности страны.
Бесплатно
Мероприятия и механизм реализации водной стратегии в АПК
Статья научная
Дана краткая характеристика обеспеченности водными ресурсами территории России. Приведена оценка использования водных объектов в агропромышленном комплексе страны. Рассмотрены основные мероприятия и механизм реализации Водной стратегии в мелиоративной отрасли.
Бесплатно
Краткое сообщение
Безопасность движения транспортных средств в АПК и в целом по стране постоянно находится в центре внимания специалистов. Связано это с высоким уровнем транспортных происшествий как в мире, так и в стране в целом и её АПК. При этом такие происшествия происходят по различным причинам и обстоятельствам как антропогенного характера, так и организационного, технического и влияния внешней среды. Среди этих происшествий по их типу значительное количество ДТП связано с наездом на людей. В статье приведена динамика ДТП названного вида за 2015-2018 годы в сравнении с данными по стране, а также за 2005-2015 годы по Ленинградской области и Санкт-Петербургу. Несмотря на изложенное, как показали анализ, патентные исследования и патентный поиск, эффективных мер профилактики обсуждаемой проблемы ни в стране, ни за рубежом не предложено. Учитывая последствия таких ситуаций, заканчивающихся тяжелыми травмами или летально, а также отсутствие эффективных способов и устройств для обеспечения профилактики указанного рода происшествий, обосновано, разработано и проверено на работоспособность инновационное авторское решение, исключающее указанные виды травм. Дано описание метода и средства, принципа их работы, а модельными лабораторными испытаниями подтверждена их работоспособность. Таким образом инновационные метод и средство пополняют предложенную совместно с автором методологию динамичного снижения и ликвидации несчастных случаев и связанных с производством заболеваний и аварий в АПК и других видах экономической деятельности. Решение проблемы будет способствовать значительной социальной и материальной эффективности благодаря превентивным мерам профилактики взамен компенсационных.
Бесплатно
Метод корректировки координат текущего местоположения для систем точного земледелия
Статья научная
Представлены математический метод коррекции координат, поступающих со спутниковой навигационной системы, и математический алгоритм реализации этого метода. Представленный метод позволит повысить точность позиционирования навигационных систем.
Бесплатно
Метод определения последовательности элементарных проверок при диагностировании
Статья научная
Предлагаемый метод позволяет реализовать на практике подсистему получения диагностической информации по влиянию внешней среды в техническом состоянии агрегата. Существенно снизить трудоемкость и оперативную продолжительность технического обслуживания.
Бесплатно
Методика и результаты диагностирования двигателей СМД-62
Статья научная
Представлена бестормозная методика определения основных показателей двигателей тракторов с турбонаддувом по ускорению коленчатого вала и давлению наддува. Разработанная методика и измерительно-вычислительный комплекс, её реализующий, позволяют определить значения действительного момента инерции двигателя и построить полную регуляторную характеристику двигателя с ГТН в производственных условиях.
Бесплатно
Методика идентификации опасностей и оценки профессионального риска
Статья научная
На сегодняшний день на большинстве российских предприятий проводится систематическая работа по обеспечению безопасности труда и охране здоровья сотрудников. Проведение такой работы осуществляется на основе внедрения систем менеджмента безопасности труда. Эффективность такой системы во многом определяется наличием процедур идентификации опасностей и рисков, реализуемых на единых подходах. При проведении работы по обеспечению безопасности труда должна быть предусмотрена специальная оценка условий труда на рабочем месте, что является требованием трудового законодательства РФ. Для такой оценки целесообразно применять единые методики и критерии оценки профессиональных рисков (ОПР), учитывающие размер организации и имеющиеся возможности систематического проведения. Поэтому актуальным является вопрос разработки простой эффективной методики ОПР. В предложенной методике оценка рисков осуществляется на основе системы показателей, учитывающей различные виды опасностей: тяжесть вреда, условия работы, уровень травмобезопасности, наличие средств индивидуальной защиты и др. С использованием разработанной методики была выполнена оценка профессиональных рисков и условий труда на одном из предприятий аграрно-промышленного комплекса Челябинской области. При выполнении оценки методика показала свою простоту, универсальность и эффективность. В качестве преимуществ следует отметить, что предложенный подход не требует серьезной предварительной подготовки и специального обучения. Также методика соответствует рекомендациям трудового законодательства РФ, согласно которым должна проводиться качественная и количественная оценка. Ее использование позволяет своевременно выявлять опасности и разрабатывать мероприятия по снижению вероятности возникновения травм. Оперативное выполнение таких мероприятий приведет к повышению безопасности на производстве, предупреждению несчастных случаев и уменьшению профессиональных заболеваний персонала, что в итоге улучшит финансовые показатели и повысит эффективность деятельности предприятия.
Бесплатно
Статья научная
Приведена методика определения ущерба, нанесенного поверхностным водным объектам стоком дождевых и талых вод с земель сельхозназначения, которая позволяет определить массу загрязняющего вещества, поступившего в поверхностные водные объекты, рассчитать ущерб от поверхностного стока для водосбора в целом или отдельного участка землепользователя.
Бесплатно
Статья научная
Разработка новых подходов и инструментов развития в области АПК является важным звеном в планировании мероприятий, направленных на реализацию приоритетных направлений глобальной экологической культуры. При формировании данных мероприятий на первый план выдвигаются технологии в области сельскохозяйственного производства, внедрение которых способствует грамотному восстановлению плодородия почв, снижению загрязнений окружающей среды. В итоге новые производственные технологии смогут улучшать качество жизни всего человечества. Определение качественных показателей применения новых технологий в области сельского хозяйства актуализирует задачи по разработке и внедрению новых методов оценки качественных показателей технологических операций. Целью предлагаемого исследования является разработка технического решения для оценки качественных показателей опрыскивания с применением информационных технологий. Описан порядок обработки индикаторных полосок, используемых для определения густоты покрытия объекта обработки рабочим раствором и размера капель, осаждаемых на контактную поверхность объекта при проведении операций по защите и питанию почвы и растений. Выявлены слабые места традиционных методов оценки качественных показателей и предложен способ с применением программного продукта для ЭВМ, позволяющий проводить обработку полученных данных более эффективно. Применение программного продукта при расчете качественных показателей распыла позволяет быстро и эффективно производить расчеты и проводить оценку дисперсного состава и густоты покрытия на основе графического распределения, а также делать вывод об уровне экологической безопасности технологического процесса распыления пестицидов на основе определения размера капли. Для повышения производительности труда и снижения влияния человеческого фактора на точность оценки покрытия рабочим раствором индикаторных полосок обработка полученных результатов исследований проводится с помощью анализа тонового изображения капель рабочего раствора в цветовом пространстве файла.
Бесплатно
Статья научная
Качество обслуживания и ремонта техники непосредственно зависит от технического состояния средств, используемых в технологических процессах. При эксплуатации технический уровень средств, характеризуемый совокупностью установленных показателей, снижается вследствие их физического и морального изнашивания. В результате при технологических воздействиях средств технологического оснащения (СТО) на объекты технического обслуживания и ремонта возникают погрешности, приводящие к снижению качества сервисных услуг. В данной работе обоснованы принципы и структура построения системы СТО, базирующиеся на их классификации по функционально-конструктивным признакам. Рассмотрен научно-методологический подход к проектированию системы СТО в виде их иерархического множества, позволяющий упорядочить номенклатуру средств в соответствии с потребностью в них. Выявлено, что для сохранения технологического потенциала сервисных предприятий АПК целесообразно использовать типовые проекты модернизации СТО, формирующих качество ремонтно-обслуживающих воздействий...
Бесплатно
Методика расчета параметров вихревой камеры активного гидропривода маслоочистительных центрифуг
Краткое сообщение
Рассматривается полнопоточная центрифуга для очистки технических жидкостей с активным вихревым гидроприводом. Гидропривод представляет радиально-осевую центробежную турбину. Ее направляющий аппарат - цилиндрическая вихревая камера с тангенциальными входными каналами. Она формирует вращающийся и конически расходящийся на выходе поток жидкости. Лопатки и каналы рабочего колеса турбины, установленного в роторе, расположены под тем же углом конусности. Решается задача проектирования вихревой камеры для обеспечения требуемого скоростного режима центрифуги при заданном расходе жидкости в гидроприводе. Определяются оптимальные геометрические параметры вихревой камеры: её высота, радиус, количество и ширина тангенциальных входных каналов, а также радиус выходного отверстия из камеры. Предлагается алгоритм расчетов. В первую очередь определяется радиус выхода из вихревой камеры и одновременно входа в рабочее колесо турбины. Он находится из условия равенства движущего момента, развиваемого потоком в гидроприводе, и момента сопротивления вращающегося ротора. Представлены расчетные формулы для движущего момента и момента сопротивления с учетом сопротивления в цилиндрическом уплотнении подвижного соединения вихревой камеры с ротором. Получено уравнение для расчета радиуса выхода из вихревой камеры в зависимости от расхода жидкости. Далее находится внутренний радиус вихревой камеры, из условия наименьших потерь кинетического момента жидкости в ней. Оперируя шириной и количеством входных каналов камеры, определяется их высота из условия минимальных гидравлических потерь в вихревой камере. Приводятся результаты расчетов моментов сопротивления вращению роторов разных типоразмеров, а также оптимального радиуса выхода из вихревой камеры при разных расходах жидкости. Выполнены расчеты параметров вихревой камеры экспериментальной центрифуги, на основе которых проведены ее испытания. Их результаты подтверждают эффективность разработанной методики проектирования вихревой камеры. Делаются выводы и рекомендации по оптимизации геометрических параметров направляющего аппарата вихревого гидропривода центрифуг.
Бесплатно
Статья научная
Равномерное распределение семян или удобрений по поверхности поля обеспечивает качественное проведение технологического процесса и в конечном итоге повышает урожайность возделываемой культуры. Струя удобрений или семян, подаваемых на центробежный аппарат, под действием удара лопатками получает разброс по углу и по радиусу подачи. Выявлены характеристики угла бросания лопаткой центробежного разбрасывателя, позволяющие улучшить равномерность распределения семян и удобрений. В данной статье представлен расчет характеристик угла бросания с помощью пакета программ Mathcad. Пакет состоит из четырех программ. Первая программа рассчитывает плотности вероятностей координат точек подачи при допущении о двухмерном нормальном распределении системы, включающей радиус подачи и угловую координату точки подачи. Радиус подачи и угловая координата точки подачи в программе заданы в виде векторов. Результат счета выводится в виде матрицы. Вторая программа вычисляет углы бросания при всех сочетаниях радиуса подачи и угловой координаты точки подачи, заданных в первой программе. Для вычисления угла бросания используются решения уравнений движения частицы по лопатке аппарата при исходных данных: радиусе диска, угловой скорости диска, коэффициенте трения удобрений по лопатке, угле наклона лопатки к радиусу. Третья программа выделяет из матрицы первой программы элементы, соответствующие получению угла бросания, меньше заданного необходимым числом. Четвертая программа суммирует элементы матрицы третьей программы. Умножением полученной суммы на интервалы векторов радиуса подачи и угловой координаты точки подачи получено значение функции распределения угла бросания. Расчетная функция распределения угла бросания аппроксимирована стандартной функцией нормального распределения.
Бесплатно
Методика снижения влияния шума силовых трансформаторов на работников организаций
Статья научная
Влияние шума устройств электроэнергетики негативно сказывается на здоровье и психофизическом состоянии работников энергетических хозяйств перерабатывающих предприятий агропромышленного комплекса, железнодорожного транспорта и предприятий других отраслей, что приводит к профессиональным заболеваниям, ослаблению внимания и рассеянности при выполнении работ, увеличивает вероятность возникновения несчастных случаев на этих предприятиях. Шум трансформатора носит постоянный монотонный характер, тональность которого меняется в зависимости от нагрузки и несиметрии загруженности фаз, особенно негативное воздействие шума трансформатора проявляется в ночное время суток. Проанализированы основные причины шума силовых трансформаторов, которые связаны с повреждением основных конструкций силовых трансформаторов и несвоевременной диагностикой состояния. Установлено, что в эксплуатации находятся трансформаторы, срок службы которых превысил срок эксплуатации, установленный заводом-изготовителем. Выявлены основные источники шума силовых трансформаторов, обусловленные явлением магнитострикции, а также принудительной системой охлаждения и распрессованностью обмоток силовых трансформаторов. Целью данного исследования является разработка методик расчёта уровня шума силовых трансформаторов для выбора защитного экрана. В работе предложена методика, позволяющая рассчитать величину звукового давления, действующего на работников эксплуатационных и ремонтных предприятий. Полученные зависимости звукового давления позволяют учитывать ограждения силовых трансформаторов с учётом прохождения звуковых волн через препятствия. Для снижения влияния звукового давления от силовых трансформаторов на работников предприятий предложено использовать защитные экраны из поликарбоната. Выбор защитных экранов можно выполнить с учётом мощности силовых трансформаторов, которые позволят снизить уровень негативного влияния постоянного звукового давления на работников предприятий.
Бесплатно
