Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агротехнические решения проблемы уборки зерновых колосовых культур по комплексному критерию эффективности в условиях недостаточного увлажнения

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Агротехнические решения проблемы уборки зерновых колосовых культур по комплексному критерию эффективности в условиях недостаточного увлажнения"

ргб оа

На правах рукописи

РЯДНОВ Алексей Иванович

УДК 633.1(581.14:631.55)

АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ

КОЛОСОВЫХ КУЛЬТУР ПО КОМПЛЕКСНОМУ КРИТЕРИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ

(иа примере Нижнего Поволжья)

На стыке специальностей: 06.01.09 — Растенневодство 05.20.01 —Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград 1995

Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.

Научные консультанты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. А. Медведев, доктор технических паук, профессор Л. В. Гри-горенко.

Официальное оппоненты: доктор сельскохозяйственных паук, профессор В. В. Балашов, доктор сельскохозяйственных наук, академик РЭЛ В. В. Коринец, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники Э. В. Жалнин.

Ведущее предприятие —, Нпжне-Волжскнй научно-исследовательский институт сельского хозяйства (НИИСХ).

Защита состоится 18 декабря 1995, г. и 10, ч на заседании диссертационного совета Д 120.56.01 в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 400041, г. Волгоград, ул. Институтская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться н библиотеке академии.

Автореферат разослан « 6 »

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. И. 3 а х а р е в с к и н

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Решение задач повышения урожайности сельскохозяйственных культур, снижения потерь урожая, сокращения затрат труда, средств и материалов на всех этапах производства зерна приобретает существенную значимость в настоящее время, в период реформирования производственных и экономических отношений в Российской Федерации. Актуальность их решения особенно проявляется при производстве зерна в регионах с недостаточным увлажнением. В таких регионах зерновые культуры ежегодно занимают большую долю посевных площадей ( до 60 7. и более ), что не позволяет использовать наиболее эффективные севообороты, урожайность их значительно изменяется по годам ( от 0,93 т/га в 1986 г. до 1,90 в 1990 г.), часты засухи и суховеи. Эти условия характерны для Нижнего Поволжья, а в отдельные годы наблюдаются и в других зонах России, т.е. мигрируют.

Уборка урожая - один из завершающих, наиболее сложных, трудоемких и ответственных этапов производства зерна. От её результатов зависит эффективность сельскохозяйственного производства в целом и обеспеченность населения хлебопродуктами, а животноводства кормами.

Эффективность уборки во многом зависит от её стратегии, которую определяют способ и организационная форма. До настоящего времени имеются затруднения при выборе способа 'уборки - важнейшего элемента стратегии. Это объясняется тем, что ориентация на отдельные частные показатели эффективности уборки приводила зачастую к утрате взаимосвязи агрономических, технических и экономических аспектов. В частности, не всегда учитывалось, что при использовании травмированного зерна в качестве семян снижается не только урожайность зерновых культур, но и увеличиваются неравномерность их созревания и засоренность хлебостоя. Поэтому при выборе способа уборки весьма важно использовать комплексный критерий эффективности. Решение указанной проблемы немыслимо без учета степени приближения фактических значений частных показателей эффективности к соответствующим требуемым ( желаемым ). В связи с этим необходим поиск и реализация агрономических и технических решений, позволяющих повысить частные показатели и в итоге - эффективность уборки.

Дель работы - разработка агротехнических решений проблемы уборки зерновых колосовых культур по комплексному критерии эффективности в условиях недостаточного увлажнения.

Научную новизну представляют:

- методика выбора способа уборки зерновых колосовых культур по комплексным критериям эффективности, учитывающим степень соответствия фактических и требуемых значений биологической урожайности убираемой культуры, темпов уборки, вероятности выполнения зерноуборочным комбайном основной технологической операции в течение смены, потерь и травмирования зерна, и ограничениям по трудовым, материальным и другим ресурсам;

- закономерности изменения биологической урожайности зерна яровой пшеницы Саратовская 42 и ячменя Донецкий 8 по фазам созревания, засоренности хлебостоя в период уборки в условиях недостаточного увлажнения в зависимости от травмированности семян;

- закономерность изменения травмирования зерна зерноуборочными комбайнами классов 5-6 и 8-9 кг/с при уборке в условиях недостаточного увлажнения;

- метод управления качеством технологического процесса уборки при изменении сезонной нагрузки на один агрегат, основанный на выборе рабочих скоростей агрегата, при которых суммарные потери зерна от увеличения сроков уборки и скоростей движения комбайнов минимальны;

- математические модели расчета сезонной выработки зерноуборочных комбайнов и потерь зерна за ними в зависимости от изменения наработки на отказ.

Практическую ценность имеют результаты исследований, реализованные в виде:

- предложений по выбору способа уборки зерновых колосовых культур, использованных в "Системе ведения агропромышленного комплекса Волгоградской области на 1996 - 2010 годы";

- предложений по конструктивной схеме и основным параметрам устройства для предварительного обмолота хлебной массы, прошедшего хозяйственные испытания;

- рекомендаций по повышению надежности комбайнов, внедренных в ГСКБ по машинам для уборки зерновых культур и самоходным шасси (г.Таганрог);

- пакета материалов со статистической информацией об использовании зерноуборочных комбайнов и их надежности при эксплуатации

в условиях рядовых хозяйств, примененной ГСКБ по машинам для уборки зерновых культур и самоходным шасси (г.Таганрог) с целью обоснования методики расчета показателей надежности комбайнов, разработки руководств по их эксплуатации, а также для прогнозирования уровня надежности комбайнов новых модификаций;

- Рекомендации по повышению эффективности уборки зерновых колосовых культур в условиях Волгоградской области ( ВГСХА, Волгоград, 1995, 4бс,), принятых к использованию в хозяйствах зоны всех форм собственности;

- рекомендаций по повышению урожайности зерновых колосовых культур за счет использования посевного материала с минимальной долей травмированных семян, нашедших отражение в информационном листке №290-95 ( Волгоградский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1995);

- методических указаний по курсу "Эксплуатация машинно-тракторного парка", используемых в учебном процессе в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АШ России" (г.Москва, ВИМ) в 1995г., ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской ГСХА в 1979...1995 гг., научно-техническом совете ГСКБ по машинам для уборки зерновых культур и самоходным шасси (г.Таганрог) в 1984г., секции "Сельскохозяйственные машины" Дрезденского технического университета в 1989 г., научной конференции в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете в 1995 г., теоретическом семинаре .факультета механизации сельского хозяйства ВГСХА в 1990 и 1995 г г., научно-техническом совете Главного управления сельского хозяйства и продовольствия Волгоградской области в 1995 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ общи» объёмом 18 печатных листов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, общих выводов и приложений, изложена на 365 страницах машинописного текста, включая 68 таблиц, 41 рисунок, список литературы из 338 наименовании и приложений на 37 страницах.

На защиту выносятся основные положения научной новизны, трактической ценности и конкретные рекомендации, изложенные в вы-юдах диссертации.

- 6 -СОДЕИАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность проблемы и основные положе ния, которые выносятся на дадшту.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КОЛОСОВЫХ КУЛЬТУР И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ До настоящего времени по ряду объективных и главным образом экономических причин основными способами уборки зерновых колосовых культур являются комбайновые: одно- и двухфазный. Но при этом имеются затруднения в выборе из указанных способов уборки наиболее эффективного для конкретных почвенно-климатических, хозяйственных и других условий.„ В частности, не дано научное обоснование эффективного способа уборки зерновых колосовых культур в условиях с недостаточным увлажнением для хозяйств с различной сезонной нагрузкой на один уборочный агрегат.

Вопросам оценки эффективности уборки зерновых и других культур, а также использования зерноуборочных комбайнов, тракторов и сельскохозяйственных машин посвящены работы И.С. Бозовика, С.А. Иофинова, И.А. Листопада, А.Х. Морозова, В.Ф. Скробача, Н.П. Ти-шанинова, Г.Е. Топилина и других ученых. Их анализ показал, что оценка эффективности осуществляется по одному или нескольким частным, а также обобщенны).! и комплексным показателям. Однако на их основе весьма сложно решить проблему выбора способа уборки зерновых колосовых культур для конкретных условий и возможных ограничений по трудовым, материальным и другим ресурсам, характерным для периода реформирования производственных, и экономических отношений в России. В связи с этим необходимо иметь комплексный критерий эффективности, позволяющий выбирать наиболее эффективный способ уборки зерновых колосовых культур для указанных условий.

Повышение эффективности уборки зерновых колосовых'культур связано, в частности, со снижением биологических и механических потерь урожая. Изучению биологических потерь урожая посвящены работы A.A. Баранова, Э.В, Жалнина, А.Н. Пугачёва, А.Т. Табашникова и других. Анализ результатов исследований указанных учёных показал на необходимость регионального подхода к оценке биологических потерь урожая и конкретно для исследуемой зерновой культуры. Механические потери урожая ( по А.Н.Пугачёву и А.А.Баранову ) включают прямые,- т.е-, количественные, и косвенные, влияющие на ка-

есгво зерна. Последнее при уборке урожая во многом определяется равмированностью. В соответствии с работами В.И- Анискина, И.Г. Троны, С.А.Чазова и других ученых траьмированностъ зерна, приме-яемого в качестве семян, оказывает существенное влияние на био-огическую урожайность. Анализ работ по данным вопросам показал:

исследования по оценке потерь урожая от самоосыпания зерна и пределен™ влияния травмированности семян на развитие и биологи-ескую урожайность зерновых колосовых культур в условиях недостаточного увлажнения не проводились, они отсутствуют, в частности, ,ля районированных в хозяйствах Нижнего Поволжья яровой пшеницы !аратовская 42 и ярового ячменя Донецкий 8;

не определено влияние травмированности семян на равномер-юсть созревания, засоренность и полеглость хлебостоя, а также галомистость зерновых колосовых культур;

травмирование зерна' во многом зависит от его влажности при 'борке;

исследования проводились в основном в семеноводчески хо-¡яйствах или на опытных участках НИИ, где соблюдение технологии ¡ыращивания зерновых, как правило, более.высокое, чем в рядовых юзяйствах;

не определена зависимость потерь зерна самоосыпанием от травмированности семян.

Повышение эффективности уборки связано с улучшением эксплуатационно-технологических показателей зерноуборочных комбайнов. Результаты исследований производительности комбайнов и потерь зерна за ними представлены в работах Э.В.Яалнина, В.А.Колтунова, иН.Пугачева, И.П.Рыбкина, А.Т.Табашниксва, М.А.Халфйна и других, Збзор исследований показал, что указанные показатели во многом зпределяются состоянием зерновых культур и их сортом, почвен-га-климатическими условиями, квалификацией комбайнера, техническим состоянием комбайнов. К настоящему времени показатели использования комбайнов изучены обстоятельно. Однако некоторые стороны лого вопроса исследованы недостаточно. В частности, не изучено злияние сезонной нагрузки на один уборочный агрегат на эксплуата-огонно- технологические показатели зерноуборочных комбайнов при /борке зерновых колосовых культур одно- и двухфазным способами в ('словиях недостаточного увлажнения и на суммарные потери зерна от лвеличения сроков уборки и рабочей скорости агрегата, недостаточно полно определены пути повышения эффективности уборки от увели-

чения сменной производительности зерноуборочных комбайнов за счет выбора рациональных организационных форм уборки и технического обслуживания.

В настоящее время учёные всё больше внимания уделяют разработкам теоретических основ эффективности и надёжности технических систем с единых позиций. Высокопроизводительное использование машин немыслимо без их надёжной работы. Большой вклад в исследование нагруженности и надежности комбайнов внесли Д. М.Беленький, Ю.В.Гриньков, Л.М.Грошев, В.А.Колтунов, А.Е.Кубарев, А.Ш.Рабинович, В.В.Спиченков, В.А.Терликов и другие. Наиболее актуальным до настоящего времени остаётся вопрос об оптимизации уровня надёжности современных зерноуборочных комбайнов типа "Дон-1500".

На основании анализа ранее выполненных работ сформулированы следующие задачи исследования:

1) разработка методики выбора способа уборки зерновых колосовых культур на основе комплексного критерия эффективности, учи-, тывающего степень соответствия фактических и требуемых частных показателей эффективности уборки, и возможных ограничении по трудовым, материальным и другим ресурсам;

2) изучение особенностей созревания яровой пшеницы Саратовская 42 и ярового ячменя Донецкий 8 и показателей, формирующих структуру их урожая, а также потерь зерна от самоосьгаания в зависимости от травмированности семян в условиях недостаточного увлажнения, разработка и реализация агротехнических решений с целью снижения травмирования зерна при уборке урожая;

3) оценка эксплуатационно-технологических показателей зерноуборочных агрегатов при уборке зерновых колосовых культур одно- и двухфазным способами в хозяйствах Нижнего Поволжья;

■I) выбор способа уборки зерновых колосовых культур в условиях недостаточного увлажнения;

5) изучение влияния сезонной нагрузки на один зерноуборочный агрегат на суммарные потери зерна за ним от увеличения сроков уборки и рабочей скорости;

6) изыскание путей повышения эффективности уборки зерновых колосовых культур на основе анализа факторов, влияющих на сменную производительность зерноуборочных комбайнов и увеличение её за счёт выбора рациональных организационных форм уборки и технического обслуживания, . а также оптимизации основных показателей безотказности" комбайнов. :

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА СПОСОБА УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КОЛОСОВЫХ КУЛЬТУР

Эффективность уборки зерновых колосовых культур во многом зависит от стратегии, определяемой способом и организационной формой. При сложившихся экономических и производственных отношениях основой стратегии уборки является ее способ.

Екбор способа уборки осуществлен по комплесному критерию эффективности, разработка которого включала следующие этапы:

выбор частных показателей эффективности (.ЧПЭ), анализ и поиск путей их повышения в зависимости от возможных изменении внешних факторов в условиях недостаточного увлажнения; разработку комплексного критерия эффективности; анализ значений комплексного критерия эффективности в зависимости от сезонной нагрузки на один уборочный агрегат, учет возможных ограничений по трудовым, материадьньгл и другим ресурсам и дополнительных показателей (приведенные затраты на эксплуатацию техники, себестоимость производства 1т зерна, хлебопекарные показатели зерна, посевные показатели семян и др.), принятие решения.

Оценка эффективности уборки зерновых Колосовых культур альтернативными способами осуществлялась на трех методологических уровнях, соответствующих указанным вьше этапам.

Процесс уборки в связи со сложными взаимодействиями между уборочным;! малинами и убираемыми растениями, почвенно-климатическими условиями и растениями представлен как единая взаимодейству-юп^я и находящаяся в постоянном движении замкнутая материальная система, включающая биологическую (ЕЛУС) и физическую (ОЛ)С) локальные материальное система. Для обеих систем рассмотрены и проанализированы показатели, характеризуюсь их эффективность. В частности, эффективность БЛ.С зависит от биологической урожайности зерновой культуры. При полученной биологической урожайности возможен максимальный валовый сбор урожая, если потери зерна са-ыоосыпакием на корно, а также количественные и качественные за уборочными агрегатами будут минимальными. Последние из названных потерь определяют, в частности, посевные показатели зерна, используемого в будущем в качестве семян. Причем посевные показатели семян во многом зависят от их травмироааяности при убсрке.

Технологические уборочные системы создаются на период выполнения определённого объема рз£от в установленные агротехнические

сроки. Для обеспечения поточности уборки и максимального использования технологических возможностей современных машин в конкретных условиях необходимо, чтобы комбайны выполняли основные технологические операции в течение смены с высокой вероятностью.

Уборка зерновых колосоеых культур с заданным темпом обеспечивает выполнение работ в агротехнические сроки и позволяет снизить до минимума потери зерна самоосыпанием.

Для оценки эффективности уборки зерновых колосовых культур предложено использовать следующие ЧПЭ БЛМС и ФЛМС: темп уборки -ТУ,, потери зерна за уборочными агрегатами - Пк, вероятность выполнения зерноуборочным комбайном основной технологической операции за смену - Ро, травмирование зерна (семян) - Тр и биологическую урожайность зерновой культуры - Бу.

Многообразие ЧПЭ является положительной особенностью при оценке эффективности уборки, так как позволяет всесторонне отразить достоинства и недостатки исследуемого способа уборки. Оценка эффективности уборки по ЧПЭ отнесена к первому методологическому уровню, на котором выполняется частная оценка показателей использования зерноуборочных машин и биологических возможностей зерновых культур. ЧПЭ формируются под влиянием четырёх основных групп внешних факторов: почвенно-климатических (ПК), агрономических (А), технических (Т) и эксплуатационных (Э) - рис.1.

Множество факторов ПК,А,Т и Э объединены в систему факторов (СФ): СФ-ПКиА11ТиЭ. (1)

В свою очередь, каждая группа объединяет ряд факторов.

Для оценки влияния различных факторов на ЧПЭ предложен блочный принцип. Изменение 1-го ЧПЭ ( ДУ^ ) от факторов и, х, X, ц. равно сумме блоков, определяющих ДУ, от каждого рассматриваемого фактора с учётом влияния на этот показатель совокупности других факторов:

йЫх - (ДЫюо + ^¡яи + ДИ^и + +...)+

(ДШюх + ДШ^х + ¿^/¡Хх + Д«!цх +...)+ ( 2 )

* (ДШ4оХ + ДУ4ыХ + ¿\ViXX + АУщХ +...) +... .

Каждый блок рассчитывается с использованием математических моделей иди определяется на основе статистической информации.

Эффективность уборки зерновых колосовых культур повышается , если

ТУ, Ро, Бу — пах, .

Пк, Тр ш1п. 13/

Факторы, влияющие на эффективность уборки (система факторов - СФ)

-1-

Почвенно-климатические- ГТК

Факторы климата - ПК-1

- сумма эффективных температур-ПК-11

- количество осадков-ПК-12

• количество суховейных дней-ПК-13

1 другие особенности - ПК-14

Факторы почвы - ПК-2

- тип - ПК-21

запас продуктивной влаги - ПК-23

другие особен ности - ПК-23

Агрономические -А

1

Технические -Т

Эксплуатационные - Э

Факторы убираемой культуры - А-1

сорт А-11

- размерно-весовые характеристики растений и зерна-А-12

полеглость хлебостся-А-13

густота стеблестоя - А-14

влажность растений и зерна-А - 15

засоренность хлебостоя-А-16

равномерность созревания -А-17

склонность к травмирован ию-А-18

другие особенности - А-19

Факторы зерноуборочных комбайнов -Т-1,валковых жаток - Г-2, хедеров-7-3, подборщиков - Г-4

- тип-Т-11,21 31,41

■ масса-Т-12, 22,32,42

год эксплуа тации-Т-13, 23,33,43

техническое состояние -Т-14,24,34, 44

пропускная способность

моло.' илки -

Т-15

объем бункера - Т-16

ширина зах-вата-Т-25, 35,45

Факторы формы использования уборочных - Э-1

Нагрузка на 1 агрегат - Э-2

- размеры посевных площадей - Э-21

■ состав парка-Э-22

и другие особенности - 3-23

Скоростные режимы работы агрегата- Э-3

Факторы технологии возделывания - А-2

Сменность рзботы-Э-4

Качество ' подготовки агрегатов к работе -Э-5

Рис.1. Система факторов, влияющих на эффективность уборки зерновых колосовых культур

В связи с тем что ЧПЭ -меюг различный физический смысл и размерность и должны соответствовать условию (3) для их использования при оценке эффективности уборки применялся приём эквива-

лентного преобразования ЧПЭ к безразмерному виду по выражению

Кц - Щ / Щтр, ( 4 )

где в числителе коэффициентов Кд даны фактические значения ЧПЭ -Уи, а в знаменателе - требуемые (желаемые или допустимые) - №ц.тр

Анализ значений коэффициентов Кд показал, что невозможно выбрать вариант уборки по одному ЧПЭ. В связи с этим возникает необходимость разработки и использования комплексного критерия эффективности уборки (второй методологический уровень).

_ В соответствии с (4) для идеального варианта уборки все значения Иц - л'дтр,т.е. Кд - 1. Тогда идеальный способ уборки представляем многоугольником, число углов которого равно числу ЧПЭ, углы размещаем на осях ЧПЭ с координатами, равными 1 (рис.2). Причём начало координат для минимизируемых показателей - в центре пересечения осей, а максимизируемых - на внешней окружности. На соответствующих осях откладываем значения коэффициентов для сравниваемых вариантов уборки и изображаем многоугольники.

Сравнение вариантов уборки осуществляем по обобщенному коэффициенту приближения к идеально-ному способу -

Мо - Пс / Пи; уо > 1, ( 5 ) где Пс, Пи - площади, относящиеся к сравниваемым и идеальному вариантам уборки.

Чем ближе значение к 1, тем лучше вариант уборки.

Предлагаемая многокритериальная оценочная модель основана на использовании эвристических методов.

В процессе уборки зерновых культур даже в течение одной смены изменяется ряд факторов. Поэтому для многокритериальной оценки эффективности уборки возникает необходимость использовать концепцию адаптивности и её принцип селекции, позволяющий при принятии решения отбДрать 'варианты, близкие к лучшим.

Рис.2. Многокритериальная оценочная модель:

--- идеальный

вариант; ——,---- сравниваемые

Оценка способа уборки по ЧПЭ, преобразованным по (4), и с учётом множества входных факторов системы "ПК-А-Т-Э" может быть выполнена в соответствии с формальной записью

8 8

V: <У|Н:и*Л — У — Уд, ( 6 )

где У - отображение множества стратегий I/, Н - модель результата операции, Л - множество факторов "ПК-А-Т-Э", 8 - информация о проблемной ситуации, - результат операции (вектор характе-

ристик исхода цоперации), Уд - показатель эффективности.

Из возможных способов уборки, очевидно,• лучшим будет тот, для которого УСО будет большим.

Для определения лучшего иа двух альтернативных способов уборки вычисляется отношение

г.д - Кд / К'д, ( 7 )

где Кд и К'д - значения коэффициентов ( 4 ) д-го ЧПЭ соответственно для 1-го и 2-го способов уборки.

Могут быть три варианта значений г,д: £д > 1, г,д < 1 и е,д -1. При е,д > 1 считается, что первый способ уборки лучше второго по д-му ЧПЭ, повышение которого желательно, при г,д < 1 - наоборот, а а при г,д - 1 - равноценны по д-му показателю.

Затем рассматриваем индикатор сравнения способов уборки:

г 1, если первый способ уборки лучше второго по д-му 1д- | ЧПЭ,

* 0, если наоборот.

При этом вероятность благоприятных случаев для первого (1д -1) и второго (1д - 0) способов соответственно равна

Р1 - ш / Ып.э. ( 3 )

Р2 - 1 / N^.3, ( 9. )

где га - к + п - число ЧПЭ из общего количества - Яп.э.. удовлетворяющих условию 1д - 1 ( здесь кип- число показателей, значения которых в процессе уборки желательно соответственно повышать и снижать ); 1 - <1 + 2 - число ЧПЭ, удовлетворяющих условию 1д -С (здесь <3 и т. -соответственно число показателей, значения которых желательно повышать и снижать ).

Математическое ожидание событий (1д - 1) представляется в

виде

М1 (р,у) - — 1 • ( ю >

^ М

где а,, а, - коэффициенты относительной важности ЧПЭ.

- 14 -

Аналогично для условия 1ц - 0:

[А -т- ] • (н)

"л. э. ■*

Способы уборки будут равноценны по комплексу ЧПЭ, если

М1 (р, V) - М2 (р, V). ( 12 )

При этом - - - - 1.

Если первый способ уборки предпочтительнее второго по совокупности ЧПЭ, то справедливо неравенство

Ма (Р, Ы) - М2 (Р, И) > 0. ( 13 )

С учётом выражений (10), (11) и неравенства (13) получен относительный агротехнический коэффициент, являющийся основой для выбора из двух альтернативных способов уборки зерновых культур более эффективного:

П»(ui.ua) - — ('[ ¿Л!«! + £ , —1 - ( 14 )

Мп.эЛ1 1 г л 1 г.: * - ] } •

При Пэ(41,112) >0 1-й способ уборки, соответствующий условию 1ц - 1, эффективнее 2-го (1ц - 0). При Пэ(и1,и2) < 0 - наоборот.

Бри расчетах обобщенного •коэффициента приближения к идеальному способу уборки Цо и относительного агротехнического коэффициента Пэ(и1,иг) используются фактические и требуемые значения ЧПЭ, первые из которых определяются на основе статистических данных процесса уборки в конкретных условиях выращивания зерновых колосовых культур, а вторые могут быть оптимизируемыми, допустимыми в соответствии с ГОСТами, ОСТами или другими нормативными документами или определены как желаемые с учетом факторов системы "ПК-А-Т-Э".

При выборе способа уборки зерновых колосовых культур' по критериям эффективности необходимо учитывать возможности приближения действительных значений ЧПЭ к требуемым, так как в реальных условиях производства зерна имеет место существенное расхождение между значениями названных показателей. В этом случае выполняется проблемный анализ.

В зависимости от создавшейся проблемы при уборке зерновых культур следует выбирать методологический уровень. ( первый -Сцснкз эффективности уборки по ЧПЭ, второй - по -одному из ксмп-

лексных критериев (мо ши Пэ (111,112)) и третий - по комплексному критерии с учетом возможных ограничении по трудовым, материальным и другим ресурсам) и выполнять работу, присущую данному уровню. После этого сделать вывод об эффективности уборки зерновых культур выбранным способом.

Важным этапом при выборе способа уборки по концепции адаптивности является учет ограничений, -накладываемых на ход процесса. Степень использования ограничений и возможности их корректировки с течением времени учитывает лицо, принимающее решение.

В соответствии с отмеченным выше основные составляющие методики выбора способа уборки следующие:

1) определение на основе статистической информации прошлых лет и прогноза на данный уборочный сезон значении ЧПЭ БЛМС и ФЛМС для возможных способов уборки зерновых колосовых культур;

2) анализ полученных результатов и выявление факторов, существенно влияющих на ЧПЭ, с учетом их возможных изменений в конкретных условиях уборки;

3) определение требуемых ( желаемых ) значений ЧПЭ при уборке зерновых колосовых культур на семена или продовольствие;

4) выявление, путей приближения значений фактических ЧПЭ к соответствующим требуемым ( желаемым ) и реализация их;

5) сравнение способов уборки по обобщенному коэффициенту приближения к идеальному варианту щз или относительному агротехническому коэффициенту Пэ(и1,и2), предварительный выбор способа уборки;

6) оценка достаточности уборочной техники и комбайнеров для уборки зерновых культур в агротехнические сроки предварительно выбранным способом;

7) определение возможного расхода топливо-смазочных материалов и денежных средств на уборку зерновых культур предварительно выбранным способом при заданной нагрузке на один агрегат;

8) при удовлетворении лица, принимающего решение о возможном ходе уборки и её результатах, рекомендовать выбранный способ для использования.

Таким образом, при решении проблемы уборки зерновых колосовых культур на основе разработанного комплексного критерия осуществляется выбор наиболее эффективного способа уборки для соответствующих условий и целей, улучшаются агрономические, технические и экономические показатели производства зерна.

- 16 -

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Целью экспериментальных исследований является получение количественных характеристик зерновых колосовых культур, показателей равномерности их созревания, засоренности и полеглости хлебостоя на участках, засеянных посевным материалом с различной долей травмированных семян, а также оценка потерь зерна при уборке и определение эксплуатационно-технологических показателей зерноуборочных комбайнов.

Объектами исследования БЛМС являлись характеристики яровой пшеницы Саратовская 42 и ярового ячменя Донецкий 8, а ФЛМС - зерноуборочные машины.

В программу работы были включены следующие экспериментальные исследования:

1) определение влияния травмированности семян на развитие яровой пшеницы и ячменя, а также на их биологическую урожайность, равномерность созревания, засорённость и полеглость хлебостоя;

2) оценка травмирования зерна комбайнами СК-5 и "Дон-1500" при уборке зерновых культур различной влажности одно- и двухфазным способами;

3) оценка потерь зерна самоосыпанием от травмированности семян;

4) оценка потерь зерна за уборочными агрегатами;

5) определение сменной производительности, расхода топлива и надёжности зерноуборочных комбайнов, а также затрат труда и материальных средств при уборке.

Экспериментальные исследования проводили в условиях выращивания зерновых культур с недостаточным увлажнением. Такие условия характерны для Нижнего Поволжья, а также возможны и в других регионах Российской Федерации.

В условиях Нижнего Поволжья гидротермический коэффициент за вегетационный период зерновых колосовых культур изменяется от 1,3 до 0,4 и менее. Ограниченное количество влаги отрицательно сказывается на их урожайности.

Характерной особенностью условий недостаточного увлажнения является перенасыщение посевных площадей зерновыми культурами при минимальной доле площади под культурами-восстановителями плодородия почвы, которые по мнению профессора К.Г. Шульмейстера представляют агробиологическую основу построения научно обоснованных

севооборотов. Зерновые культуры в условиях Нижнего Поволжья занимают до 60 % посевных площадей. При проведении экспериментальных исследований и анализе их результатов, а также при разработке агротехнических рекомендаций по повышению эффективности уборки мы учитывали почвенно-климатические особенности региона и его природных зон.

Оценку влияния травмированности семян на урожайность зерновых культур, а также на засорённость и полеглость хлебостоя, осуществляли на примере яровой пшеницы Саратовская 42 и ячменя Донецкий 8. Использовали элитные семена ячменя и 1-й репродукции яровой пшеницы 1-го класса.

Для оценки травмированности семян использовали метод их окрашивания анилиновым красителем 1%-ной концентрации. Количество проб для каждой культуры - 14. Определяли долю семян без травм, с макро- и микротравмами зародыша и эндосперма.

Лабораторную всхожесть определяли по ГОСТ 12038-84.

Однофакторные полевые опыты оценки травмированности семлн на биологическую урожайность зерновых колосовых культур, засорённость и полеглость- хлебостоя проводили в 1985 - 1995 г г., а многофакторные - в 1985, 1990 и 1994 гг. в южной и в 1992, 1993 и 1994 гг. в северо-западной зонах Нижнего Поволжья. Опыты закладывали методом организованных повторений в четырёхкратной повтор-ности на микроделянках. Высевали следующий посевной материал: 1 -семена без травм ( бтр ); 2 - фактический ( факт ); 3 - 20% мик-ротравмированных (мктр ) и 80% макротравмированных ( Мтр ) семян; 4- 50% мктр и 507. Мтр ( ячмень ) и 60% мктр и 40Z Мтр ( яровая пшеница ); 5-15% мктр и 85% Мтр; 6 - 302 мктр и 70% Мтр; 7 -45% мктр и 55% Мтр (яровая пшеница). Количество семян для высева на одну делянку определяли из расчёта 4 млн шт/га ( яровая пшеница ) и 3,5 млн шт/га ( ячмень ) без учёта их посевной годности, предшественником во всех случаях была озимая пшеница после чистого пара.

Проводили следующие наблюдения и исследования для каждого варианта посевного материала:

1) фенологические наблюдения за ростом и развитием зерновых колосовых культур в течение всей вегетации;

2) учёт густоты стояния после полных всходов и перед уборкой по всей площади делянок;

3) определение засоренности посевов и хлебостоя по всей пло-

щади делянок;

4) измерение высоты растений по фазам их развития на 100 растениях в 4-х местах делянки;

5) определение влажности зерна ( W3) й растений С Wp) по фазам развития и созревания зерновых культур по ГОСТ 12041-82;

6) определение продуктивной кустистости по всем вариантам посевного материала;

7) учёт количества колосков в колосе ( яровая пшеница ), количество замеров - 100;

8) определение числа зёрен в колосе по 100 замерам каждой делянки;

9) измерение длины колоса в момент уборки по всем растениям делянок;

10) определение полеглости растений в фазе твердой спелости по 100 замерам;

11) определение массы зерна и соломы в снопе с площади 1 м2 для каждой делянки;

12) определение массы 1000 зёрен по ГОСТ 12042-80 одновременно с оценкой влажности зерна.

Для всех вариантов рассчитывали среднестатистическое значение исследуемой величины.

Дробление зерна зерноуборочными комбайнами определяли при его влажности 22; 20; 17; 15; 12 и 101 как отношение массы дроблёных зёрен к массе зерна навески из бункера ( 50 г). Повторность опыта - пятикратная.

Макротравмирование зерна при уборке оценивали по той же методике, что и при определении травмированности семян.

Потери зерна самоосьшанием определяли на всех опытных делян-• ках и в производственных условиях на площадках 0,5 х 0,5 м при 10-кратной повторности. При этом собирали все выпавшие свободные зёрна и в колосках, взвешивали с точностью 0,001 кг. Отношение массы потерь зерна, приведенной к 1 га, к урожайности, выраженное в процентах, составляло потери самоосыпанием.

Потери зерна за жаткой определяли на площади рамки, ширина которой равнялась ширине захвата жатки, а длина для учёта потерь в колосьях - 2,0 м и свободного зерна - 0,15. Количество повторений - 5.

Потери зерна за подборщиком определяли на площади рамки с оириной, равной "ширине валка плюс 1,0 м., и длиной для учёта по-

терь зерна в срезанных колосьях 10,0, а свободным зерном - 0,15. Повторность опыта - пятикратная.

При расчёте потерь зерна за хаткой учитывали потери от самоосыпания, а за подборщиком - при скашивании и от самоосыпания. Потери за молотилкой, X, определяли по формуле

1000 тз

Пм--,

Вр I УЭ ( 15 )

где тз - суммарная масса зерна, выделенная из копны, кг; Вр - ширина захвата жатки, м; I. - длина учетного участка ( Юм); Уэ -урожайность зерновой культуры, т/га;

Исходной информацией для определения эксплуатационных показателей зерноуборочных агрегатов являлись результаты сплошного и выборочного хронометражей работы 32 комбайнов СК-5, 23 - СК-6 и 14 - "Дон-1500", проводимых в хозяйствах Нижнего Поволжья в 1979

- 1995 гг., и учётно-статистическая документация хозяйств. По результатам хронометража определяли распределение времени смены по элементам затрат, исходную информации для оценки уровня технической и технологической надёжности комбайнов, затрат труда на уборку зерновых колосовых культур, вероятности выполнения зерноуборочными комбайнами основной технологической операции в течение смены. Первичную документацию хозяйств использовали для расчета темпа уборки, расхода топлива и затрат материальных средств.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ТРАВШРОВАННОСТИ СЕМЯН НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ УРОЖАЙНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ЗЕРНОВЫХ КОЛОСОВЫХ КУЛЬТУР В ПЕРИОД СОЗРЕВАНИЯ И УБОРКИ

В результате многолетних экспериментальных исследований семян на травмяроваяносгь установлено, что семена без травм составляют лишь 35,14 ( ячмень ) и 30,932 ( яровая пшеница ), остальные

- повреждённые, дроблённых - до 17., макротравмированных - 6,93 (ячмень) и 13,64л ( яровая пшеница ). Характерные макротравмы ячменя - повреждение эндосперма, а яровой пшеницы - полностью или частично выбит зародыш.

Лабораторная всхожесть семян, все из которых имели макротравмы зародыша и эндосперма, составляла соответственно 7,50 и 23,75" ( яровая пиеница ), 10,25 и 27,25" ( ячмень ). Лаборатор-

ная всхожесть семян без травм - 99.75Х ( для обеих культур ), а фактического, посевного материала - 95,5 ( яровая пшеница ) и 96,ОХ ( ячмень ). Представленные результаты свидетельствуют о необходимости использовать посевной материал без макротравмирован-ных семян. Это позволяет существенно снижать норму высева семян без ухудшения конечного результата и экономить семенное зерно.

Наилучшую полевую всхожесть имели семена без травм. Она составила для ячменя в южной и северо-западной зонах Нижнего Поволжья соответственно 92 и 947., а яровой пшеницы - 91 и 93Х. С увеличением доли травмированных семян в посевном материале ( ИМ ) полевая всхожесть снижалась. Так при наличии в ПМ 207. мктр семян она снижалась на 8,5 - 9,ЭХ по сравнению семенами без травм. В то же время для этого варианта ПМ полевая всхожесть ячменя на 6-7% выше, чем для фактического ПМ. Это объясняется наличием в фактическом БМ семян с Мтр и мктр. Следует заметить,что снижение полевой всхожести ПМ при увеличении доли Мтр семян больше для яровой пшеницы, чем для ячменя. Полевая всхожесть фактического ПМ ячменя в южной и северо-западной зонах ниже соответственно на 13,8 и 11,57., чем лабораторная, а яровой пшеницы - на 15,0 и 12,67.. Из этого следует, что в более засушливой зоне полевая всхожесть семян ниже.

Установлено, что в фазе кущения средняя высота растений ячменя в южной и северо-западной зонах соответственно на 19 и 227. меньше на делянках, засеянных ПМ, имеющим 307. Мтр семян, чем на делянках с 15Z. Масса растений в этой фазе также ниже соответственно на 17 и Z1Z. С увеличением доли Мтр семян растёт разброс как высоты, так и массы растении. Так, коэффициент вариации высоты растении ячменя на делянках, засеянных семенами с 15Х Мтр, равен 0,38, ас 307. - 0,73. На последующих фазах развития растений наблюдалось пропорциональное отставание роста и набора массы, а также увеличение коэффициента вариации этих показателей, ¿то связано с тем, что растения из травмированных семян имеют более слабые вторичные корни, хуже развиваются. По этой причине формировался укороченный колос с меньшим числом зерен в нем. Длина колоса достигала 94 - 98Х окончательной, а зерно - полной в конце фазы молочное состояние. В фазах молочное и тестообразное состояние наблюдалась наибольшая интенсивность увеличения массы зерна. Отмеченная закономерность изменения длины колоса и массы зерна характерна как для"яровой гаденицй, так и для ячменя в обеих зонах

Нижнего Поволжья. В южной зоне на каждые 101 мктр и 10Z Мтр семян длина колоса уменьшалась соответственно на 1,0 и 3,2%, а в северо-западной - на 1,2 и 3,8.

При увеличении доли Мтр семян в ПМ на 15% ( от 0 до 15% ) масса 1000 зерен ячменя и яровой пшеницы снижалась, в частности, в фазе твердой спелости зерна соответственно на 4,7 и 6,0% в южной зоне, а в северо-западной - на 2,3 и 4,9. Масса 1000 зерен увеличивалась до конца восковой - начала твердой спелости. Установлено, что в южной зоне налив зерна прекращается раньше по времени, чем в северо-западной. Продолжительность .фаз укорачивается. Такая закономерность характерна для всех вариантов ПМ. Это связано с тем, что при более сухой и жаркой погоде в южной зоне стебли растений подсыхают быстрее и перемещение питательных веществ к зерну прекращается раньше, чем в северо-западной зоне.

При уменьшении увлажнения снижалась сохранность растений.

При увеличении семян с Мтр продуктивная кустистость ячменя в южной и северо-западной зонах снижалась примерно на одинаддвую величину, в то время как она для яровой пшеницы в южной зоне уменьшалась более .существенно, чем в северо-западной ( продуктивная кустистость яровой пшеницы для ПМ без травм в южной зоне равнялась 2,05, а в северо-западной - 2,16, для ПМ с 30% Мтр семян -соответственно 1,85 и 2,12 ). Продуктивная кустистость ячменя выше, чем яровой пшеницы ( для фактического ПМ соответственно в южной зоне - 2,09 и 1,77 ). Из этого следует вывод о приоритете использования ячменя в севообороте яровых зерновых колосовых культур в условиях недостаточного увлажнения.

По экспериментальным исследованиям определена биологическая

»

урожайность яровой пшеницы Саратовская 42 и ячменя Донецкий 8 в зависимости от доли травмированных семян в ПМ ( табл. 1 ).

На каждый процент Мтр семян приходится снижение урожайности яровой пшеницы в среднем на 30 кг/га (1,32) в южной и на 40 (1,27.) в северо-западной зонах, а ячменя соответственно на 20 (0,8%) и 30 кг/га (0,7%). Использование семян без макротравм позволяет увеличить биологическую урожайность яровой пшеницы в южной зоне на 400 кг/га (30%), а в северо-западной на 550 (25%), а ячменя - соответственно на 140 (8%) и 210 кг/га (7%). При увеличении доли микротравмированных семян в ПМ с 20 до 60 7. на каждый их процент приходится снижение биологической урожайности на 7 - И кг/га. Травмированное~ь семян влияет в большей степени на урожай-

ность яровой пшеницы, чем ячменя, и в зоне с меньшим увлажнением

Таблица 1

Биологическая урожайность яровой пшениш и ячменя по фазам спелости зерна в зависимости от травмированности семян, т/га

I-г

Культура,| сорт

-1-г

I Доля | Зона | травми-|рованных| |семян в ^ I П.М.

Фаза спелости зерна

Восковая

I-1-г—

|Начало|Середина!Конец|

т-1-

| Начало .1 Твердой (Твердая

Яровая Южная ( 5ез травм 2,37 2,39 2,48 2,46 2,40

пшеница фактич. 1,28 1,30 1,33 1,32 1,32

Саратов- 20% мктр 2,04 2,06 2,12 2,11 2,08

ская 42, 60% мктр 1,63 1,65 1,66 1,65 1,64

15% Мтр 1,90 1,91 2,00 1,99 1,92

30% Мтр 1,36 1,37 1,44 1,43 1,40

45% Мтр 1,01 1,03 1,07 1,06 1,04

Северо- без тр. 3,07 3,17 3,21 3,23 3,20

западная фактич. 2,09 2,14 2,17 2,17 2,16

20% мктр 2,91 2,99 3,00 3,02 3,01

60% мктр 2,45 2,56 2,57 2,59 2,58

15% Мтр 2,47 2,58 2,60 2,'61 2,59

30% Мтр 1,81 1,97 1,98 1,99 1,97

45% Мтр 1,30 1,44 1,44 1,46 1,44

Ячмень Южная без тр. 2,44 2,53 2,53 2,53 2,52

Донец- фактич. 1,76 1,85 1,87 1,86 1,85

кий 8 20% мктр 2,23 2,35 2,37 2,36 2,36

50% мктр 2,04 2,14 2,17 2,16 2,15

15% Мтр 2,10 2,20 2,26 2,24 2,23

30% Мтр 1,78 1,91 1,93 1,91 1,90

Северо- без тр. 3,86 3,91 3,96 3,98 3,96

западная фактич. 3,00 3,08 3,12 3,13 ' 3,11

20% мктр 3,62 3,73 3,74 3,77 3,76

50% мктр 3,30 3,41 3,42 3,44 3,42

15% Мтр 3,38 3,48 3,48 3,53 3,51

30% Мтр 2,95 3,01 3,02 3,04 3,03

Таким образом, урожайность зерновых колосовых культур может быть существенно повышена за счет использования Ш с минимальной долей макротравмированных семян.

Результаты экспериментальных исследований показали, что не->авномерность созревания растений на делянках, засеянных семенами ! макроповреждениями, значительно больная, чем с микроповреждени-:ми и без травм. Так, доля зерна яровой пшеницы в фазе твердой ¡пелости для ПМ без травм на 227. больше, чем для ПМ с 30% Мтр :емян. Установлено, что большие значения коэффициентов вариации важности зерна приходятся на фазы с увеличенным допуском влаж-юсти - середина восковой спелости и твердая спелость. Это объяс-[яется большей продолжительностью этих фаз. Значения коэффициенте вариации влажности при различных фазах спелости зерна показа-[и, что с точки зрения равномерности созревания яровых колосовых :ультур желательными фазами уборки являются начало и конец вос-х>вой и начало твердой спелости зерна. Кроме того, более равно-юрко созревает зерно в валках, чем в стеблестое.

В результате экспериментальных исследований получены данные ¡асорённости посевов и хлебостоя зерновых колосовых культур для >азличкых вариантов ПМ (табл. 2, 3).

Таблица 2

Засоренность посевов и хлебостоя яровой пшеницы,%

-1-1-

Показа-| Доля травмированных семян в посевном материале!

телъ |-1-1-1-1-1-1-1

| бтр. | факт. 120%мктр| бОГ.мктр 115%Мтр120%Мтр145%Мтр|

Зона

Южная Зпос. 0,7 4,3 1,4 2,7 3,8 8,6 16,8

Зх. с. 0,8 5,4 1,7 3,2 4,3 11,2 21,1

Северо- Зпос. 0,8 5,0 1,6 2,9 4,5 10,1 17,7

западн. Зх. с. 1,0 7,9 1,9 4,5 6,1 15,4 29,3

Таблица 3

Засоренность посевов и хлебостоя ячменя, %

Показа-|Доля травмированных семян в посевном материале

Зона | телъ |-1-1-1—--|-|-

бтр.| факт.¡20% мктр|50% мктр|15% Мтр|30% Мтр.

i_I_I.

Южная Зпос. 0,6 4,4 1.3 2,9 3,9 8,7

Зх. с. 0.8 4,9 1.4 2,9 4,2 9.7

Северо- Зпос. 0,8 4,9 1.9 3,2 4,6 10,8

западн. Зх. с. 0,8 6,6 1.9 4,0 5,6 12,1

Увеличенное количество сорняков на участках, засеянных ПМ с

большей долей макротравмированных семян, связано с пониженной полевой всхожестью таких семян. При этом образуются изреженные посевы, для сорняков имеются лучшие условия роста и развития. Кроме того, выявлено, что ячмень более успешно противостоит сорнякам.

Таким образом, засоренность посевов и хлебостоя яровых зерновых колосовых культур можно существенно снизить, используя семена без макротравм.

Экспериментальные исследования показали, что в условиях недостаточного увлажнения полеглость ячменя и яровой пшеницы незначительна и практически не зависит от травмированности семян.

Установлено, что масса 1000 зерен яровой пшеницы и ячменя I бункере соответственно на 5-8 и 10-12% меньше, чем в валках перед подбором. Причиной такой разницы является то, что при подборе валков теряется более крупное и полновесное зерно. Такое зерно, расположенное в середине колоса, первым созревает• и к моменту уборки имеет . менее прочную связь с колосом, чем находящееся в верхней и нижней частях колоса.

Как показали исследования в течение 15 уборочных сезонов, на каждый день задержки уборки ячменя и яровой пшеницы (более 6 суток после наступления твердой спелости зерна) в южной зоне теряется самоосыпанием зерна 1,1 и 1,8%, а северо-западной - 0,8 и 1,2% урожая. По потерям зерна самоосыпанием двухфазный способ уборки предпочтительнее однофазного. Особенно это важно при уборке легкоосыпаемых зерновых культур в хозяйствах, в которых сезонные нагрузки на один уборочный агрегат значительны.

Для снижения травмированности зерна при уборке зерновых колосовых культур, а следовательно, и для повышения биологической урожайности при использовании зерна в качестве семян в будущие сезоны предложены агрономические и технические решения данной проблемы.

Установлено, что минимальное травмирование зерна яровой пшеницы комбайном СК-5 соответствует влажности 15 - 17%, а "Дон-1500" - 14 - 18, ячменя обеими марками комбайнов - 13 - 18. При уборке более сухого зерна ( влажность 10% ) макротравмирование ячменя СК-5 достигает 14, а яровой пшеницы - 18%, комбайном "Дон-1500" - соответственно 10,7 и 12%. Представленные данные следуют из полученной экспериментальным путем закономерности изменения травмирования зерна зерноуборочными комбайнами СК-5 и "Дон-1500" й зависимости от его влажности при уборке (рис.3).

Мщ%

15

10

Л

Рис.3. Зависимость макротравмирования ячменя ( х ) и яровой пшеницы ( Д ) комбайнами СК-5 (—) и "Дон-1500" (---) от влажности зерна

Из рис.3 также следует:

1) травмирование зерна яровой пшеницы комбайнами обеих марок выше, чем ячменя;

2) зерноуборочные комбайны "Дон-1500" травмируют зерно меньше, чем СК-5.

Установлено, что в условиях недостаточного увлажнения минимально травмируется зерно комбайнами первого года эксплуатации после их наработки, равной 60 га. Снизить нижнею границу наработки можно путём снятия острых кромок с рабочих органов молотильного устройства и зерновых шнеков.

Доказано также,что при уборке яровой пшеницы двухфазным способом доля зерна с макротравмами меньше на 9,81, чем однофазным, а ячменя - на 8,3%.

Для выделения из общего вороха минимально травмированного зерна и сбора его в отдельный бункер с целью дальнейшего использования в качестве семян предложены устройства предварительного обмолота зерна к комбайнам СК-5 и "Дон-1500" (рис.4).

Проведена оптимизация конструктивных параметров устройства к комбайну. СК-5 и эксплуатационных режимов его работы: частоты вращения активного приемного битера - п6, расстояния между планками-решетки - 1, угола наклона планок - а, частоты вращения вала крылача вентилятора очистки.- п„, Д^кы решетки очистки зерна а до-

полнительном бункере - 1_р. При этом использовали результаты экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с планом

а

к комбайнам СК-5 ( а ) и "Дон-1500" ( б )

В результате математической обработки экспериментальных данных получены зависимости травмирования (Тр), засоренности ( 3 ) и массы ( М ) зерна в дополнительном бункере от оптимизируемых параметров:

Тр - 10,72 + 0,000018п2й - 0,023пб - 0,0718 1 + 0,06« +

+ 1,6Ь0 + 0,00004пе 1, ( 16 )

3 - 29,78 + 0,00003п2в - 0,05бЗпв + 0,016пвЬс + 0,059 1 -

- 13,2 Ьр, ( 17 ) М - 5,964 + 0,0108пе + 0,0672 1 - 0,00242п„ - 0.0000325пб1 -

- 0,000005п6пв. ( 18 ) Адекватность моделей проверялась по критерию Фишера. Оптимизация параметров выполнена при условии:

Тр —> гтип, 3 —» глШ, М > 10 7. ( 19 )

В результате получены оптимальные значения: Пб - 600 мин"1, 1 - 0,038 м, а - 46° , пв - 780 мин"1 , Ь0 - 0,59 м.

В табл.4 представлены обобщенные результаты испытаний серийных и экспериментальных комбайнов, оборудованных устройствами предварительного обмолота.

• • Таблица 4

Результаты испытании экспериментальных и серийных комбайнов

Культура Комбайн Доля зерна,7. Засоренность, 7.

дробленого с макротравмами с микротравмами

Ячмень СК-5М серийный . 2,0 10,8 35,5 4,6

СК-5М экспериментальный зерно в основном бункере 1.7 13,6 43,9 4,0

зерно в дополнит. бункере 0,5 3,9 7,4 6,8

Яровая пшеница СК-5М серийный 2,2 3,9 7,4 3,1 .

СК-5М экспериментальный зерно в основном бункере 1.9 14,0 44,3 2,8

аерно в дополнит. бункере 0,7 5,4 7,7 5,9

Ячмень "Дон-1500" серийный 1,9 9.2 34,7 3,3

"Дон-1500" эксперн- . ментальный зерно в основном бункере 1,4 10,6 35,0 3,0

зерно в дополн. бункере 0,3 3,1 6,4 4,9

Зерно в дополнительном бункере экспериментальных комбайне (до 15Х от общей массы) имеет лучшие показатели по дробление макро- и микротравмированию. Так, дробление ячменя снижается в ( СК-5 ) и в 6,3 раза ( "Дон-1500" ), яровой пшеницу - в 3 разг В 3 раза снижается макротравмирование и в 4,75 - 5,42 микротрав мирование зерна.

* Наряду с этим определяли массу 1000 зерен. Установлено, чт она для ячменя в дополнительном бункере экспериментального ком байна на 8 и 102 больше соответственно, чем в основных бункера серийного и экспериментального комбайнов, для яровой пшеницы - н 11 и 151.

Обрезинивание лопастей приёмного битера СК-5 устройств предварительного обмолота позволило снизить дробление зерна яро вой пшеницы до 0,4, макро- и микроповреждения - до 3,2 и 5,92.

Результаты исследований свидетельствуют о значительных ре .зервах в снижении травмирования зерна, реализация которых в условиях хозяйств позволила существенно повысить эффективность уборю зерновых колосовых культур.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ЧАСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Одна из основных составляющих механических потерь зерна пр! уборке - потери за молотилкой зерноуборочных комбайнов. Экспериментальные данные, полученные в уборочные сезоны 1979-1995 г г., были обработаны и на их основе определены математические зависимости потерь зерна ячменя за молотилкой СК-5 при подборе валко* (20) и однофазной уборке (21), а также при подборе валков комбайном СКгб с подборщиком ППТ-ЗА (22) от рабочей скорости

Пйм - 0,253 ехр (0,786йр). ( 20 )

П*м-- 0,261 ехр (0,80И>Р), ( 21 )

П5И - 0,838 ехр (0,263|>р), ( 22 )

Подача хлебной массы в молотилку определяется по выражению Яп - 0,1КэУэВрОр(1+ б), ( 23 )

где Кэ - коэффициент, учитывающий засорённость хлебостоя; У3 -урожайность зерновой культуры; Вр - рабочая ширина захвата жатки.

С учетом выражений (20) и (23) определена зависимость потерь зерна за молотилкой СК-5 при подборе валков ячменя от. подачи хлебной массы

Пя - 0,253 ехр{ 7,86 / К3У3ВР( 1 + 5)>. ( 24 ) В результате математической обработки экспериментальных дан-:ых получены также зависимости потерь зерна ячменя при скашивании алковой жаткой (25) и хедером (26) от рабочей скорости:

- 0,553 ехр(0,126 1>р). ( 25 )

П1* - 0,550 ехр (0,210 1>р). ( 26 )

Результаты исследований потерь зерна за жаткой ЖВН-бА пока-али, что при скорости 0,75м/с потери колосом составляют 777. сум-арных потерь за жаткой, а при 1>р - 3 м/с - 67Х. При однофазной борке на указанных выше рабочих скоростях агрегата потери коло-ом составили 61,5 и 51,IX суммарных. Потери свободным зерном при днофазной уборке превышают соответствующие потери при скашивании чменя в валки более чем в 2 раза. Это связано с тем, что двух-азная уборка начиналась на более ранней фазе спелости зерна. Получена также зависимость потерь зерна при подборе валков

Пп - 0,329 ехр (0,410 1>р) ( 27 )

Установлено, что с изменением скорости подбора валков ПТ-ЗА, навешенным на СК-5, от 0,75 до 3 м/с потери увеличиваются эимерно в 2 раза.-

Анализ использования зерноуборочных комбайнов и результаты сспериментальных исследований позволили получить зависимость ллмарных потерь за зерноуборочным комбайном СК-5 от сезонной 1грузки на него ( Б/И ):

2 КпЭ г (К-1НТ1+КТ4.1) т

Пмех-0,17йр2 + О.ЗЛр + 1,05+ - 1--

МКоЛх.о1 К(Тэк-Тз.1.1-Т5-Т«)^ КпДопт, ( 28 )

;е Кп - коэффициент потерь на каждый день задержки уборки; Кем ~ >зффициент сменности; У си.о - средняя сменная выработка комбайна ж начальной рабочей скорости; К - отношение фактической рабочей трости |}р к начальной 1>ро ( <>ро принята равной 0,75 м/с); Т* ->емя основной работы; Т4.1 - время на устранение технологических (исправнбстей; Тэк - эксплуатационное время; Тз.1.1 - время на ^сменное техническое обслуживание; Т5 - зремя на отдых; Те -)емя на холостые переезды к месту работы и обратно, с поля на 'ле; Допт -оптимальная продолжительность уборки данной культуры. В случае, если сроки уборки меньше или равны оптимальным, то - О,170р2 + О.ЗОр + 1,05, ( 29 )

е Пи - потери зерна за комбайном, зависящие от рабочей скорости, противном случае суммарные потери зерна рассчитывают по завис«-

мости ( 28 ).

Расчеты на IBM потерь зерна за уборочным агрегатом при подборе валков позволили определить для условий Нижнего Поволхм предельную нагрузку на один комбайн типа СК-5, которая равнг 1.30-140 га. При этом уровень потерь зерна не будет превышать допустимый.

По зависимости (28) рассчитана область допустимых рабочю скоростей подбора валков ячменя при заданных сезонных нагрузка) на один агрегат, допустимом уровне потерь зерна и изменении урожайности от 0,9 до 3,2 т/га (рис.5).

м/с

3 г

\

50 70 90 110 130 150 170 190 210 5/у,гл

. Рис.5. Область допустимых скоростей подбора ячменя

при заданных сезонных нагрузках на один агрегат

Таким образом, подбор валков ячменя на рабочих скоростях выбранных по предлагаемому методу, позволяет осуществлять убор!" урожая с суммарными потерями зерна, не превышающими допустимы; уровень, и управлять качеством технологического процесса.

Данные по суммарным потерям зерна от растягивания сроко: уборки и рабочей скорости агрегата позволили установить, что 1 увеличением сезонной нагрузки на один комбайн до 200 га при уборке зерновых колосовых культур однофазным способом потери ниже чем при двухфазном, а при больших - наоборот. Откуда следует не обходимость учета сезонной нагрузки при выборе способа уборки.

Эффективность использования зерноуборочных машин зависи также и от вероятности выполнения ими основных технологически операций, которыми являются при однофазной уборке - скашивани зерновых культур и их обмолот, а при двухфазной - подбор и обмо лот валков. Для оценки вероятности выполнения комбайнами эти

зпераций применялась теория массового обслуживания. На основе анализа использования зерноуборочного комбайна построен граф изменения его состояния в течение смены. На рис.6 состояния ком-5айна обозначены: 0 - подбор и обмолот валков или скашивание зерновых культур с обмолотом; 1 -выгрузка зерна из бункера комбайна; 2 - техническое обслуживание; 3 - устранение технических отказов; 4 - устранение технологических отказов ( неисправностей ); 5 - переезд с поля на поле,с участка на участок и т.д. Для показанного графа составлены дифференциальные уравнения: йР0а)/сИ - Е414Р| (О - ^¡Ро(Ь) (яча)/«^ - мРои) - (щ + х1.5)Р1а)

1с1Р2а)/<К - Х2Ро(и + ИЭ.гРза) - (И2 + >2.3 + Х2,5)Р2(1) МРзаЭЛИ - АзРо^) + зР2^) " (из + И3.2 + ХЭ.5)Рза) с1Р4(и/<И - Я4Р£)СЬ) - (И4 + ( 30 )

с1Р5а)/сИ - \sPbCt) + + Х2.5Р2(« + ХЭ,5Рз(« +

+ Х4.5Р4(1) - ^5Р5(Ь) Нормировочное условие: ЕР^СЬ) - 1. Здесь Х2,-..> Хп - интенсивности потока требований, а щ, дг. • • •. Дгг параметры обслуживания ( восстановления ). Значения Х^ и получены на основе статистических данных. При интервале времени более 3...5 ч в широком диапазоне значений Х1 и щ процесс близок к стационарному. В этом случае система"( 30 ) преобразовывается в систему однородных линейных уравнений, решение которых показало,, что вероятность выполнения основной технологической операции - Ро при однофазной уборке комбайнами СК-5 и "Дон-1500" соответственно равна 0,756 и 0,815, а при двухфазной - 0,746 и 0,814.

Эффективность уборки зерновых колосовых культур во многом определяется её темпом для зоны, области; района, хозяйства и отдельной культуры. Последний из названных имеет первостепенное значение. Статистическая информация о ходе уборки показала,что темп уборки ячменя - культуры, преобладающей в условиях недостаточного увлажнения, в последние 15 лет изменялся в пределах 7 -117..

Исследования показали, что темп уборки зерновых культур оп-

Л3.5

М.5

Лг.ъ

Рис.б. Граф изменений состояний комбайна в течение смены

ределяется сменной выработкой комбайнов и сезонной нагрузкой н один уборочный агрегат. Сменная выработка зерноуборочных комбаи нов зависит от эффективности использования времени смены. Сплои ной хронометраж работы зерноуборочных комбайнов в уборочные сезо ны 1979 - 1994 гг. в ряде хозяйств Нижнего Поволжья позволил по лучить распределение сменного времени по элементам затрат пр следующих организационных формах уборки: индивидуальной, крупно групповой, звеньевой, звеньевой в составе уборочно-транспортног комплекса ( УТК ) и фермерской ( табл. 5 ).

Таблица 5

Распределение сменного времени по элементам затрат, X

1 1 |Элементы затрат 1 1 Организационная форма уборки

Индивидуальная 1 | Группо-| вая 1 | Звенье-| вая 1 1 | УТК | 1 1 1 1 Фермерская

1 )Основная работа 59,93 | 60,87 | 64,30 1 1 |67,71| 62,81

.| Повороты 3,65 1 4;01 1 3,78 1 3,09| 4,75

|Технологическое 1 1

(обслуживание 9,86 | 5,83 1 7,42 1 8,26| 10,07

| Технологические 1 1

|отказы 5,73 I 5,96 1 5,97 1 2,38| 6,12

¡Переезды 10,06 | 13,27 | 10,95 |11,17| 5,17

¡Подготовка агре- 1 1

гата к работе 1,36 1 1,69 | 0,68 1 0,38| 1,50

|Регламентирован-

ные затраты 0,12 1 0,06 | 0,08 1 0,16| 0,10

|ЕТ0 1 - .......... 1 9,27 1 8,31 1 | 6,82 " и_________________ „ „ 1 7,85| I _____1 9,48

Результаты показали,что при уборке зерновых культур УТК наиболее эффективно используется сменное время. В этом случае сменная производительность комбайнов на 10 - 15% выше, чем при звеньевой форме уборки.

Установлено, что применение комбайнов "Дон -1500" позволяет увеличить темп уборки в 1,3 - 1,8 раза по сравнению с СК-5.

Изменение темпа уборки в зависимости от сезонной нагрузки на один уборочный агрегат типа СК-5 представлено в табл.6 при урожайности 1,41 т/та, соотношении массы зерна к массе соломы 1:1, длине гона 600 - 1000 м, коэффициенте сменности 1.

Таблица 6

Темпы уборки ячменя в зависимости от сезонной нагрузки на один уборочный агрегат

Способ уборки Темп уборки, X, при сезонной нагрузке Зк/Н, га

10 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Одно-

фазный 100 64 32 21 16 13 11 9 8 7

Двух-

фазный 100 83 42 28 21 17 14 12 10 9

Данные этой таблицы показывают, что темп уборки ячменя двух-зным способом выше, чем однофазным.

Представленная выше информация являлась исходной для выбора эсоба уборки по комплексному критерию эффективности.

. СТРАТЕГИЯ ВЫБОРА СПОСОБА УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КОЛОСОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ УСЛОВИЙ НЕДОСТАТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ

При выборе сдрсоба уборки зерновых колосовых культур исполь-вали разработанные комплексные критерии эффективности ро и (и1,иг) ( см. разд.2 ), рассчитанные по значениям ЧПЭ. При этом ределены коэффициенты Кц для одно- и двухфазного способов убор-и различной сезонной нагрузке на один агрегат ( табл.7 ).

Таблица 7

Значения коэффициентов Кд

5/Н, га Ку Ктр Кл Кр Кту

Однофазная уборк. а

23 0.80 2.83 1.10 Г 0.86 1.00

46 0.80 2.81 1.15 0.86 1.00

92 0.79 2.80 1.20 0.86 0.64

138 0.79 2.80 1.30 0.86 0.42

184 0.78 2.79 1.40 0.86 0.32

230 0.78 2.78 1.55 0.86 0.26

276 0.78 2.78 1.90 0.86 0.22

322 0.78 2.77 2.35 0.86 0.18

368 0.77 2.77 3.00 0.86 0.16

414 0.77 2.76 4.35 0.86 0.14

23 0.80 Дв^х^азн. 1Я ^бО|К, ' 0.85 1.00.

46 0.80 2." 79 1.40 0.85 1.00

92 0.80 2.78 1.45 0.85 1.00

138 0.80 2.74 1.50 0.85 1.00

184 0.79 2.70 1.55 0.85 1.00

230 0.79 2.66 1.65 0.85 0.85

276 0.79 2.60 1.75 0.85 0.70

322 0.79 2.54 1.95 0.85 0.60

368 0.78 2.49 2.20 0.85 0.50

414 0.78 . ■ 2.44 2.60 0.85 0.45

По значениям коэффициентов Кд построена многокритериаль оценочная модель и рассчитаны lio- Зависимость цо - f(S/N) пре тавлена на рис.7.

JUo

и

, U Í2 Í0

/ /

сдш »рамс 1« yÓOpKQ. / f

*** У

д&ухташая у&орка lili

46 92 ш т 250 276 322 36в S/Л/.га

Рис.7. Изменение Но в зависимости от сезонной нагрузки на один агрегат и способа уборки

Из рис.7 следует, что при сезонных нагрузках до 50 га од фазный способ уборйи эффективнее двухфазного, а при больших -оборот. Сезонная нагрузка на один агрегат до 50 га характерна большинства крестьянских хозяйств. Для коллективных хозяйст условиях Нижнего Поволжья она достигает 300 га и более.

Установлено, что эффективность уборки максимальна при сез ной нагрузке на один агрегат типа СК-5, равной 85 - 100 га.

При определении относительного агротехнического козффицие n3(ui,u2) использовали также коэффициенты относительной важно ЧПЭ - «j, полученные экспертным путем. Независимость мнений э пертов определяли по значениям коэффициентов ранговой корреля Спирмена.

Определено,что «j для Бу, Пк, ТУ, Ро и Тр при уборке про, вольственного зерна соответственно равны 0,32; 0,26 ;0,18; 0,1' 0,08, а семенного - 0,33; 0,17; 0,14; 0,08 и 0,28.

По результатам значении na(ui,U2) построены графики его : менения в зависимости от сезонной нагрузки на один уборочный , регат при уборке продовольственного и семенного зерна ( рис.8

Ч 1 4б\ 92 il | односраънАч упорна Пэ(Щ,иг) >0 в Щ 230 27G 322 3SS S/Мга

V > N Ы yxtpa • 1 1 I 1 ъяая уборка Пэ(иии2)<0 I ! 1 I 1 J

семе ■il- 1 .... 1, иное ' 1ерно "^продо&ольетЁеннср зерно 1 1

Рис.8. Изменение na(ui,U2) в зависимости от сезонной нагрузки на один агрегат

Из рис.8 следует, что однофазный способ уборки продовольст-шого зерна эффективнее двухфазного лишь для нагрузок до 60 га. л больших нагрузках и при уборке семенных посевов эффективным пяется двухфазный.

Методика выбора способа уборки по комплексному критерию эф-{тивности предполагает учет ЛПР возможных ограничений по расхо-топлива, затратам труда и денежных средств.

Оценку расхода топлива зерноуборочными комбайнами выполняли результатам статистической информации. Под наблюдением находи-;ь 159 зерноуборочных комбайна СК-5, на которых работали меха-заторы разной квалификации и стажа. Определено, что среднеста-;тический эксплуатационный расход топлива комбайнами равен 128 кг/га с коэффициентом вариации 0,374.

В результате дисперсионного анализа влияния на эксплуатаци-шй расход топлива стажа и квалификации комбайнера, урожайности жовых культур и года эксплуатации комбайна получено, что реша->е значение имеют квалификация комбайнера, урожайность зерновых штур и их взаимодействие.

Изменение эксплуатационного расхода топлива комбайнами в за-:имости от класса механизатора Кл описывается формулой

g - 8,17 (1 - e"1,94Kjl). ( 31 )

Результаты обработки статистических данных по расходу топли-зерноуборочными комбайнами при их эксплуатации в условиях не-:таточного увлажнения показали, что среднестатистический экс-'атационный расход топлива СК-5 „при однофазной уборке равен

7,267, на скашивании зерновых в валки - 3,976 и на подборе и обмолотом - 7.631 кг/га. Отсюда следует, что при однофазной уб< ке он ниже на 59.7Х, чем при двухфазной.

Затраты труда определены для следующих организационных ф< уборки: индивидуальной, крупногрупповой, звеньевой и звеньево! составе УГК. Выявлено, что минимальные затраты труда требую' при использовании зерноуборочных комбайнов в звеньях УТК. При < нофазной уборке они ниже на 3,1; 14,1 и 20,62 по сравнению ссх ветственно с индивидуальной, крупногрупповой.и звеньевой форм; уборки зерновых культур комбайнами СК-5 и на 0,3 и 13,6% по ср, нению с индивидуальной и звеньевой уборкой комбайнами "Дон-150< Установлено,что затраты труда при использовании "Дон-1500" Н1 на 67,4; 63,5 и 62,8% соответственно для индивидуальной, зве! евой и звеньевой в составе УТК. Кроме того, получено, что ! двухфазной уборке затраты труда выше, чем при однофазной: при 1 дивидуальной форме уборки на 46,3, крупногрупповой - 40,7, зве! евой - на 36,3 и'при уборке звеньями УТК - на 41,0%.

Затраты денежных средств при уборке двухфазным способом 1 же, чем однофазным. Они составили (в ценах на 1.04.95 г.) при I тимальных сроках уборки соответственно 60062 и 91105 руб /га.

Окончательный выбор способа уборки зерновых колосовых ку. тур в условиях недостаточного увлажнения выполнен по методи представленной выше. Определено, что для коллективных хозяй< более эффективным является двухфазный способ уборки.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙН И ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

Для анализа факторов, влияющих на сменную производительна зерноуборочных комбайнов, рассмотрены составляющие ее расчет) формулы

- 0,36 Вр Ор Тем / *см • С з:

где Тем - продолжительность смены, гСм - коэффициент использо] ния времени смены.

С целью повышения сменной производительности необходимо:

1) приближать рабочую ширину захвата жатки ( хедера конструктивной Вк ( Вр - ВкВ0 , где ва - коэффициент использо: ния ширины захвата жатки ( хедера ). Значение 0И зависит от ош и квалификации комбайнера. Определено, что при стане работы га

ч

айнера до 1 года сш - 0,87, 2...5 - 0,92, 6...10 г 0,95 и более О - 0,97 );

2) приближать хси к 1.

Анализ значений коэффициента использования времени смены вы-олнен в соответствии с зависимостью

■Тем" 1 + *2+Тз.1.1+Тэ.2+гз.З+Т4.1+'С5+Гб+Г7.;1. ( 33 ) де тк - Тк/Т1,здесь Тк - составляющая баланса времени смены.

Установлено, что наиболее полно используется сменное время ри работе комбайнов в звеньях УТК. При этом по сравнению с «нди-идуальной формой уборки повышается производительность комбайнов а 1 ч сменного времени на 10% и более.

Значение коэффициента Тсм существенно зависит от стажа рабо-ы комбайнера: при четырехлетнем на комбайне "Дон-1500" оно на IX ниже, чем при стаже 1 год.

По результатам исследований получены зависимости тсм от ста-а работы комбайнера (Ст) на комбайнах "Дон-1500"(34) и СК-5 (35) %си - 1,326 + 0,568УСш, ( 34 )

тгсм - 1,186 + 0,759/Ст. ( 35 )

Значительное "влияние на тСм, а следовательно, и на сменную ¡роизводительность комбайнов оказывает квалификация (классность) омбайнеров. Сменная производительность комбайнов, обслуживаемых ;омбайнерами низкой квалификации ( 3 класс ), ниже, чем у комбай-[ов, на которых работали комбайнеры 2-го и 1-го классов, соот-1етственно на 13,6 и 15,2%.

Установлено также, что тсм зависит от длины гона убираемого :оля ( 1Г ,):

для СК-5 -Сем - 1,497 + 0,303/1ГВР, ( 36 )

для "Дон-1500" Тем " 1.217 + 0,511/1гВр . ( 2Г7 )

При увеличении длины гона поля с 600 до 1400 м Тем для СК-5 меньшается на 3,16, а для"Дон-1500" - на 4,33%. Данные показава-1Т о приоритете "Дон-1500" на полях с большей длиной гона.

Снижение тсм возможно также за счет приближения технической адежности комбайнов к оптимальному уровню, повышения технологи-еской надежности и совершенствования организации технического бслуживания.

Выбраны оптимизируемые показатели надежности зерноуборочных амбайнов: наработка на отказ (Ь0) и коэффициент готовности (Кг)'. 1птимизация этих показателей выполнена по 3 критериям: степени величения. сезонной выработки комбайнов при повышении уровня их

надежности, допустимому уровню потерь зерна и минимуму затрат I разработку, производство и эксплуатацию зерноуборочных комбаино!

В результате теоретических исследований подучена гавистосп И - 0,36 Вр Лр Тем Лр Кем с^см " V М^о^о')!-1, ( 38 где Лр - число дней работы комбайна в течение уборочного сезонг v - коэффициент эффективности использования времени, высвободи] шегося при повышении уровня надежности ( 0< V < у,пах, для услов) Нижнего Поволжья значение Ущах равно 0,792; 0,754 и 0,830 соо' ветственно для СК-5, СК-б и "Дон-1500" ); Ко - среднестатистичес кий коэффициент, показывающий во сколько раз время на устранен] отказов (1в) меньше времени смены (Тем ); Ь0 и - наработка ] отказ комбайна до и после повышения уровня его надежности Д. СК-5, СК-6 и "Дон-1500" при их эксплуатации в рядовых у слови: соответственно равна 9,73, 6,61 и 13,91 ч).

Изменение сезонной выработки зерноуборочных комбайнов в в; висимости от наработки на отказ представлено на рис.9.

-ьо 18 СК-6 СК-5 Дон-т

Рис.9. Изменение сезонной выработки зерноуборочных комбайн в зависимости от наработки на отказ

Из рис.9 следует:

1) при уменьшении наработки на отказ комбайна по сравнению достигнутой ( 1о ) существенно снижается его сезонная выработка

2) при увеличении наработки на отказ выше некоторого знач ния ( ) рост сезонной выработки комбайна незначителен; э значение 1о - первое приближение к оптимальному.

Учитывая, что наиболее устойчивые к самоосыланию зернов

ibтуры должны быть убраны не более чем за 6 дней после наступая твердой спелости зерна, принято условие безотказной работы ибайна за этот промежуток времени. По зависимости (38) опреде-яа наработка на отказ комбайнов для указанных условий. Она пжна быть для СК-5 и СК-6 не менее 25-27 ч, а "Дон-1500" --33.

Суммарные потери зерна за комбайном в зависимости от нара-тки на отказ представлены в виде

П - nct0) + ДП(10>. ( 39 )

е П(Ьо) - потери зерна за комбайном до повышения уровня надеж-сти; ¿n(t0) - снижение потерь зерна за счет повышения уровня дежности комбайна

Кп Уэ S v Ko(l-to/to')

M(t0)---. ( 40 )

. 36 Вр t)p Тсм N Кем tlt+v Ko(l-to/to')] et- -Тем"1 •

Расчеты по зависимости ( 39 ) показали, что потери зерна за »мбайнами в условиях недостаточного увлажнения при оптимальных тулировках рабочих органов и режимах эксплуатации не будут предать допустимый'уровень при наработке на отказ, равной 20 ч.

Оптимальное значение наработки на отказ tQ опт по минимуму прат на разработку, производство и эксплуатацию комбайна опре->ляли по выражению

Ьоопт " tTitn (Ja. nCp-t-Jэ. ч^э. ч+JзерСэер)/ЕнJк^оЭ. ( 41 ) J3.n» Ja.4» Jaap. Jk - инфляционные индексы соответственно чя заработной платы ремонтников, запасных частей, зерна и цены эмбайнов. [инфляционные индексы определялись как отношение цены заработной платы) на 1.04.95 г. к соответствующим ценам (зара-этной плате) в 1978 г. (для СК-5 Jk-11111 и "Дон-1500" JK-3652, J3ep.~ 3652, J3.4" 12146 и J3.n- 2058 ]; Ср - заработная пата рабочих, занятых устранением отказов и проведением ТО, при-одящаяся на один отказ; Са.ч - затраты на запасные части; C3ep.-отери денежных средств, связанные с потерями урожая из-за растаивания сроков уборки; Ен - нормативный коэффициент экономической ффективности; С0 - начальная цена зерноуборочного комбайна, при-одящаяся на один год эксплуатации (за прототип был принят ком-айн 1978 года выпуска).

Определено, что toonr равна 32 (СК-5), 26 (СК-6) и 35 •ч "Дон-1500 ").

Рассчитано оптимадьное значение коэффициента готовности для

комбайнов СК-5, СК-б и "Дон-1500", оно равно соответственно 0,< 0,94 и 0,96.

Сжатые агротехнические сроки уборки верновых культур внсх особые требования к комбайнам по снижению затрат времени на пр< той из-за технологических отказов. В условиях недостаточного * лажнения, как показали многолетние исследования, простои СК-СК-6 и "Дон-1500" из-за технологических откззов в среднем сост. ляют соответственно 4,21; 5,22 и 1,317. времени смены.

Влияние технологической надежности на сменную производитед! ность зерноуборочных комбайнов оценивается по зависимости WcM-0,36Bpi)pTcM'c_:1CM. cil+1 (Tl+T4. l)-Ti/K'r. тхлЭ (l+d+d2)/^«)'.

С 4£

где Т4л~время на устранение технологических отказов; d-Î4.i/1 ( по статистическим данным для СК-5 d - 0,0421, СК-6 - 0,0î и "Дон-1500" - 0,0163).

Совместно с профессором А.Х. Морозовым исследован путь noî шения эффективности уборки за счет совершенствования организаи ТО комбайнов. Получено, что вывод комбайнов в резерв ск отлет в работку одного списочного комбайна. С другой стороны, резервкр ванне снижает затраты труда и повышает стабильность работы пото кой линии. Для группы в 12 комбайкоз с одним звене« ТО повьшекн производительности и выводом в резерв одного комбайна затра труда самые минимальные ( они меньсе на 3,9*, чей при индивид альном обслуживании ). Для этого варианта были проведекы расче с разным числом комбайнов в группе. Определено, что по затрат труда оптимальное число комбайнов в группе 19 ст. - 0,403 чел/г что на 6,51 меньше, чем при индивидуальном обслуживании. По выр. ботке на списочный комбайн опт1шздьный состав грунт 14 шт. 2,622 га/ч, что на 13% больше, чем при первом варианте. Наибод' подходящий оптимум по ЗТ.5М критериям- 15 ст., при этом уступка I затратам труда составляет 0,7%.

Теоретические предпосылки позволили доказать, что оптимиз; рованный. по показателям надежности зерноуборочный комбайн ке ну: дается в организации специализированного ТО на месте его работы.

Взаимосвязь производительности зерноуборочного кембайна СК-эа 1 ч сменного времени в условиях недостаточного увлатаекнд системы факторов-ПК-А-Т-Э" представлена на ксмсгрэле ( рис. 10 ; по которой достаточно просто оценить производительность кембай при изменении одного иди нескольких ¿акторов.

I А

\Ысьл,ГЬ(ц

6 з

полеглоеть

Нормаль^ 0,7-оэ

Рис.10. Номограмма выбора ширины захвата латки ( В ) и определения производительности СК-5 за I ч сменного времени СЛ\/С1Р

( У3- урожайность культуры по зерну, рабочая скорость комбайна, - пропускная способность молотилки, <Г - соломистость, Зх>с- засоренность хлебостоя, .£г - длина гона поля, Д - дань уборки, Кг - коэффициент технической- готовности комбайна )

- 42 -

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. Агротехнический анализ процесса уборки зерновых Колосовы культур, представленного как совокупность физической локально материальной подсистемы (зерноуборочные комбайны, транспорт, аг регаты ТО, машины полевого ремонта) и биологической (эерновы культуры, сорняки), можно проводить по комплексному критерию эф фективности, учитывающему почвенно-кдиматические, агрономические технические и эксплуатационные факторы.

2. Методика выбора способа уборки зерновых колосовых культу] заключается в определении и анализе значений комплексного критерия эффективности - обобщенного коэффициента приближения фактического способа уборки к идеальному или относительного агротехнического коэффициента, учитывающих степень соответствия фактических и требуемых значений биологической урожайности убираемой культуры, темпа уборки, вероятности выполнения зерноуборочньа комбайном основной технологической операции в течение смены, потерь и травмирования зерна, а также ограничений по трудовым, материальным и другим ресурсам.

3. Для условий недостаточного увлажнения установлена совокупность соотношений и закономерностей по основным агрономические факторам:

- на каждый процент макротравмированных семян ячменя Донецкий 8 и яровой шпенивд Саратовская 42 приходится снижение их биологической урожайности в южной зоне соответственно на 20 и 30, а в северо-западной - на 30 и 40 кг/га;

- максимальная биологическая урожайность ячменя и яровой пшеницы в южной зоне приходится в фазу конец восковой спелости, а в северо-западной - начало твердой спелости зерна независимо от травмированности семян;

- на каждый процент макротравмированных семян приходится в среднем 0.63Х засоренности хлебостоя, которая практически не зависит от наличия в посевном материале до 20% микротравмированных семян;

- степень полегдости яровых зерновых культур не имеет явно выраженной корреляционной связи с травмированностьп семян;

- с увеличением доли травмированных семян в посевном материале растет неравномерность созревания зерновых колосовых культур, минимальный разброс неравномерности созревания зерна в фазах начало и конец восковой и начало твердой спелости, более равномерно

- 43 -

озревает зерно в валках, чем на корню;

- минимальное травмирование яровой пшеницы в комбайне СК-5 остигается при влажности зерна 15...17, а "Дон-1500" - при 4... 18%; ячменя независимо от класса комбайна - при 13...18%.

4. Разработанные конструкции устройств предварительного об-голота хлебной массы к комбайна»/ СК-5 и "Дон-1500" по сравнению с ¡ерийными комбайнами обеспечивают снижение дробления зерна ячменя ответственно в 4,0 и 6,3, яровой пшеницы в 3,0, макротравмиро-зания в 3,0 и микротравмирования в 4,75...5,42 раза и сбор такого зерна (10...15% от валового) в дополнительный бункер.

5. Предложенный метод управления качеством технологического троцесса уборки при изменении сезонной нагрузки на один агрегат позволяет выбирать рабочие скорости комбайна, при которых суммарные потери зерна в зависимости от его скорости и увеличения сроков уборки минимальны. При этом установлена сезонная нагрузка на один комбайн типа СК-5 при двухфазном способе уборки, в условиях недостаточного увлажнения, равная 130...140 га.

6. В условиях Нижнего Поволжья двухфазный способ уборки зерновых колосовых культур эффективнее однофазного по суммарным потерям и травмированию зерна, биологической урожайности и полевой всхожести семян, темпу уборки и затратам денежных средств, а однофазный - по вероятности выполнения зерноуборочными машиначи основной технологической операции в течение смены, эксплуатационному расходу топлива и затратам труда.

7. По обобщенному коэффициенту приближения к идеальному способу уборки однофазный способ эффективнее двухфазного при сезонных нагрузках на один агрегат до 50 га, а по относительному агротехническому коэффициенту - до 60 га, при больших нагрузках и уборке зерновых колосовых культур на семена более эффективным способом является двухфазный.

8. Повышение эффективности уборки зерновых колосовых культур можно достичь за счет:

- использования зерноуборочных комбайнов в звеньях убороч-нотранспортных комплексов коллективных хозяйств, при этом затраты труда на уборке ниже, чем при индивидуальной, крупногрупповой и звеньевой организации соответственно на 3,1; 14,1 и 20,6%;

- повышения уровня технической надежности комбайнов и приближения его к оптимальному;

- совершенствования организации технического обслуживания

комбайнов: оптимальное число комбайнов, обслуживаемых одним зв ном ТО повышенной производительности и выводом в резерв однс комбайна, равно 15 шт., а оптимизированный по показателям наде ности зерноуборочный комбайн не нуждается в организации специал эированного технического обслуживания на месте его работы.

Оптимальное значение наработки на отказ по изменению сезонн выработки комбайнов равно,Ч: 25-27 для CK-5 и CK-6, 30-33 д "Дон-1500", по допустимому уровню потерь зерна - 20 и миниму! затрат денежных средств на разработку, производство и эксплуат. цию зерноуборочных комбайнов СК-5 - 32, СК-б - 26 и "Дон-1500" 35. Экономически оптимальные значения коэффициента готовнос' CJ<-5, CK-6 и "Дон-1500" соответственно равны 0,95; 0,94 и 0,9( Внедрение в ГСКБ по машинам для уборки зерновых культур и самс ходным шасси рекомендаций по повышению надежности комбайнов пог волило снизить количество отказов 3 группы сложности на 8,8%.

9. Разработана номограмма для определения производительное! аерноуборочного комбайна за 1 ч сменного времени, учитывают почвенно-климатические, агрономичеасие, технические и эксплуатг .ционные факторы.

10. Рекомендации по повышению эффективности уборки зерновь культур, внедренные в хозяйствах Нижнего Поволжья, позволили по высить сменную производительность комбайнов на 1831, снизить поте ри зерна более чем на 20%, увеличить биологическую урожайност ячменя на 90 - 140 и яровой пшеницы - на 270 - 300 кг/га.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Резервы повышения производительности зерноуборочных ком баинов // Степные просторы. 1981. N0?. С. 50-51 (Рыбкин И.П, Бо-рознин В.А.)*.

2. Повышать надежность конструкции зерноуборочного комбайн; //Степные просторы. 1982. №10. С.50-52 (Рыбкин И.П.).

3. Анализ использования зерноуборочных комбайнов в Волгоградской области // Сб. научн. тр./ ВСХИ. Волгоград, 1984. Т.86. С.25-29.(Рыбкин И.П.).

* В скобках указаны фамилии соавторов работ.

4. Обоснование периодичности крепёжных операций несущей сис-мы зерноуборочного комбайна// Сб. научн. тр./ ВСХИ. Волгоград,

84. Т.86. С.57 - 60.

5. К вопросу обоснования оптимальных показателей безотказ-сти зерноуборочных комбайнов // Материалы науч. конф. молодых ёных. Волгоград, 1985. С.113-115.

6.. Снижение потерь зерна за зерноуборочным комбайном путём тимизации его надёжности // Сб. науч. тр./ ВСХИ. Волгоград,

85. Т.91. С.18-22.(Морозов А.X.)

7. Снижение затрат труда вследствие оптимизации состава зве-. технического обслуживания группы зерноуборочных комбайнов // . науч. тр./ ВСХИ. Волгоград, 1985. Т.91. С.3-8.(Морозов А.Х.)

8. Динамика и эксплуатационные показатели зерноуборочных мбайнов (исследование эксплуатационных показателей зерноубороч-1х комбайнов в условиях Волгоградской области): Отчет о НИР/ !ХИ. Рук. темы И.П.Рыбкин, отв. исп. А.И.Ряднов. №ГР 78052109; в. №02.87.0060778. Волгоград, 1986. 96с.

9. Оценка ресурса несущей системы зерноуборочного комбайна// |. науч. тр./ ВСХИ. Волгоград, 1987. С. 113-118. (Рыбкин И.П.).

10. Исследование фактического уровня надёжности основных 'рноуборочных и кормодобывающих машин в условиях Нижнего По-1лжья с целью обоснования нормативов показателей надёжности и аработки мероприятий по их повышен™ : Отчёт о НИР / ВСХИ. Рук. >мы И.П. Рыбкин, исп.А.И. Ряднов и др. №ГР 01.87.0006301. Инв. '02.88.0033101. Волгоград, 1987. 38с.

И. Повышение производительности зерноуборочных комбаи->в//Степные просторы. 1987. №7. С. 41. (Рыбкин ii.II-).

12. Пути повышения эксплуатационных показателей зерноубороч-IX комбайнов//Сб.научн. тр./ ВСХИ. Волгоград, 1988. С.97-100.

13. A.C.1570670 СССР, кл.А Ol D 90/00. Машина для формирова-ш порций сено-соломистой массы / А.И.Ряднов, А.Ф.Тужилин. № 120722/30-15.Заявлено 17.03.88; Опубликовано 15.06.90.Бюл.№22.

14. Анализ эффективности использования зерноуборочных ком-1йнов "Дон-1500" в хозяйствах Волгоградской области// Сб. науч. )./ ВСХИ. Волгоград, 1990. С.80-84.(Попов Г.Г., Подъячий A.A.).

15. Оценка влияния надёжности зерноуборочных комбайнов на зкааатели их использования//Сб. науч.тр./ ВСХИ. Волгоград, 199!.

,53-59.(Подъячий A.A.).

16'. Влияние надежности самоходных уборочных машин на эффек-

тивность их использования//Сб. науч.тр./ ВСХИ. Волгоград, 1992 С.39-47. (Борознин В.А., Парамонов О.В.).

17. Повышение качества убираемого зерна путём снижения е травмирования//Тезисы докладов I межвузовской научно-практическ конференции студентов и молодых учёных Волгоградской облает Сельское хозяйство. Волгоград, 1994. С.61-62. ( Орлов Д. И., Рядн< ва O.A.).

18. Анализ технологической надёжности комбанов / ВГСХА, I1 7 с. Деп.в ВИНИТИ 11.05.94. N°1159-B 94.

19. Устройство частичного обмолота зерна: Информ. листок ЦНТИ. Волгоград, 1994. 2 с.(Ряднова O.A.).

20. Устройство предварительного обмолота зерна: Информ.ли< ток / ЦНТИ. Волгоград, 1994. 3 с.

21. Исследование качественных показателей работы зерноубс рочных машин в условиях Волгоградской области: Отчёт о НИР /ВГО Рук. темы А.И.Ряднов. №ГР 01.86.0060913. Инв. N°02.95.000024t Волгоград, 1994. 33с.

22. Анализ уровня надежности зерноуборочных комбайнов ВГСХА, 1995. 10 С. Деп. В ВИНИТИ 10.05.95. N°1284-B 95.

23. Влияние травмированности семян на засорённость хлебос тоя / ВГСХА, 1995. 10 с. Деп. в ВИНИТИ 10.05.95. N°1285-B 95.

24. Повышение урожайности зерновых культур за счёт использс вания нетравмированных семян: Инфор. листок / ЦНТИ. Волгоград, 1995. Зс. (Ряднова O.A.).

25. Снижение потерь зерна при уборке: Информ. листок / ЦНТИ Волгоград, 1995. 3 с.

26. Травмирование семян и урожай //Степные просторы. 1995 №б. С. 15 - 16.

27. Повышение эффективности использования зерноуборочны комбайнов совершенствованием технического обслуживания //Сб. на уч. тр./ ВГСХА. Волгоград, 1995. С.92-97. (Подьячий A.A.).

■ • 28. Снижение травмирования зерна при уборке/ВГСХА, 1995. 9с Деп. в ВИНИТИ 10.05.95. N°1283-B 95.

29. Повышение эффективности уборки зерновых культур в новы условиях хозяйствования//Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 1595. №9. С.31-32.

30. Рекомендации по повышению эффективности уборки зерновьс колосовых культур в условиях Волгоградской области / ВГСХА. Волгоград, 1995. 46с.