Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ ЕВРО-АЗИАТСКАЯ АССОЦИАЦИЯ СИГР СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ...
-- [ Страница 3 ] --ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
В общей системе профессиональной подготовки будущих специалистов в МГАУ реализуется ряд мер, способствующих повышению уровня экологических знаний со временного инженера, педагога, экономиста. Так, на кафедре Экология и безопасность в ЧС, созданной в 1996 году, на базе кафедры Гражданская оборона, осуществляет ся целый комплекс научных и методических работ, направленных на совершенствова ние профессионального образования студентов, повышения уровня экологической культуры и экологического образования.
В зависимости от направления подготовки будущего специалиста, начиная со второго курса, особое внимание уделяется повышению уровня экологического образо вания студента, совершенствованию методов вовлечения их в научно исследовательскую деятельность как при проведении лекционных и семинарских заня тий, так и при решении практических задач в процессе дипломного проектирования.
Студенты не только осваивают специфику своей специальности, но и учатся оценивать влияние производственных процессов, машин и механизмов, объектов инфраструктуры на параметры окружающей среды и здоровье человека. Они приобретают навыки ана лиза и синтеза принимаемых инженерных решений с точки зрения экологической безо пасности.
Пользуясь научно-методической базой кафедры, студенты имеют возможность самостоятельно выполнить экологические расчеты, позволяющие оценить степень не гативного влияния автотракторного комплекса, технологических линий, объектов ин фраструктуры, отдельных машин и механизмов на окружающую среду и здоровье че ловека. Используются современные методики и программные средства а также унифи цированные методики принятия решений в области природоохранной деятельности.
Среди них следует отметить такие программные комплексы как КЕДР, Вода, От ходы, Воздух, Экологические платежи, Земля, Зеркало, Модульный Эко Расчет, ЭкоЭкспертиза, Призма-предприятие, а также модули: Санзона, ГАЗ, Том ПДВ, Норма, Автостоянка, Техобслуживание, Мойка автомобилей, Токсичность, Аккумуляторы, Шиноремонт, Обкатка, Топливная аппарату ра, Дизели, Эксплуатация и обслуживание различных типов автотранспорта, Эксплуатация и обслуживание различных марок автомобилей Животноводческие комплексы и зверофермы, Автомагистраль, Облако и др. (рис. 2).
Будущие специалисты овладевают навыками выполнения расчетов по экологи ческой безопасности агропромышленного комплекса, знакомятся с нормативно правовой базой, регламентирующей проблемы природопользования и экологической безопасности. Осваивают методики комплексной оценки влияния техники и техноло гии сельскохозяйственного производства на параметры окружающей среды и здоровье человека.
В процессе изучения дисциплины Биология с основами экологии будущие инженеры-механики в обязательном порядке проводят расчеты выбросов и сбросов за грязняющих веществ в окружающую среду от автотракторных двигателей, пунктов технического сервиса, сельскохозяйственных ремонтных предприятий, котельных, от дельных производственных процессов, машин и механизмов задействованных при про изводстве сельскохозяйственных работ.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
В дипломных проектах повышенное внимание уделяется вопросам экологиче ской безопасности технологических процессов и эксплуатации машин, механизмов и оборудования. С этой целью в разделе Экологическая безопасность предусмотрен не только анализ негативного воздействия агропроизводственных процессов, машин и ме ханизмов на природную среду, но и разрабатываются пути снижения негативного влияния проектных решений на окружающую среду и здоровье человека.
Работа со студентами на кафедре Экология и безопасность в ЧС проводится по принципу - экологическая безопасность требует от будущего специалиста кроме изучения разнообразных профессиональных и фундаментальных учебных дисциплин закрепления принципов гармоничного взаимодействия общества с окружающей средой, статистически обработать количественные данные, воспользоваться современными достижениями геоинформационных систем, провести моделирование с помощью дос тупных компьютерных программ.
С этой целью, уже со второго курса студенты участвуют в научных кружках и конференциях. Участие в научно-исследовательской деятельности кафедры позволяет студентам и аспирантам университета приобщиться к разработке таких актуальных проектов и программ, как Разработка и создание территориальной геоинформацион ной системы в административном районе, Разработка эффективных систем управле ния отходами, Информационное обеспечение экологической безопасности, Разра ботка экологического паспорта сельскохозяйственного предприятия, Совершенство вание системы экологического аудита на предприятиях аграрного комплекса и др.
В связи с переходом России на международные стандарты ИСО серии Системы управления окружающей средой, расширилась и правовая база по разра ботке элементов экологической безопасности и эффективной системы управления ка чеством окружающей среды в вузах, которые постепенно интегрируются в систему управления качеством окружающей среды всех предприятий и организаций агропро мышленного комплекса России.
Кроме кафедры Экология и безопасность в ЧС экологические знания студенты получают на профилирующих кафедрах при изучении специальных дисциплин.
Рассмотрим специальные дисциплины, в которых изучаются вопросы и пробле мы экологии и охраны окружающей среды.
Специальность 311300 - Механизация сельского хозяйства (рис. 3). При изу чении дисциплины Технологии растениеводства в соответствии с программой сту дент должен уметь оценивать и прогнозировать воздействие с.Цх. техники и технологии возделывания культур на окружающую среду. Знать рациональное использование при родных ресурсов и охраны окружающей среды в условиях интенсификации растениеводства.
Изучаются проблемы сохранения и регулирования плодородия почв в процессе их интенсивного с.Цх. использования, а также способы сохранения и возобновления структуры почвы.
Обработка почвы во всех зонах должна быть почвозащитной, обеспечивать рас ширенное воспроизводство ее плодородия. В связи с этим одно из направлений совер шенствования обработки с использованием тракторов и сельхозмашин - ее минимиза ция в целях снижения деформации пахотного и подпахотного слоев почвы.
В разделе водный, воздушный, тепловой и питательный режим изучаются усло вия газообмена между почвой и атмосферой, охрана атмосферного воздуха, тепловой режим и характеристика тепла как экологического фактора.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
При изучении сорных растений и системы мер борьбы с ними рассматриваются системы интегрированной защиты, гербициды, пестициды в технологиях производства продукции растениеводства с учетом проведения необходимых мероприятий по охране окружающей среды. Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие из менения всей экосистемы, в которую его внедрили, многие пестициды длительно со храняются в почве - от нескольких месяцев до 2-3 лет, а иногда и более. Даже в случае использования наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия попадают в атмосферу, а затем вместе с осадками - в почву и поверхност ные водоемы. Прямое воздействие на живые организмы оказывается при непосредст венном опрыскивании сельскохозяйственных культур, а также при обеззараживании хранилищ и транспортных средств. Косвенное воздействие пестицидов проявляется при поступлении через корневую систему из почвы и при использовании воды, загряз ненной пестицидами.
Значительное внимание уделяется агротехническим основам защиты пахотных земель от эрозии с использованием различных приемов по сохранению плодородия почвы. Подробно рассматриваются вопросы применения удобрения в интенсивном земледелии, содержание агротехнических требований к их внесению с учетом меро приятий по защите окружающей среды. Дополнительное внесение минеральных удоб рений нередко способствует загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм животных попадают в пищу человека. Отсюда возникает необхо димость сбалансированного, умеренного применения удобрений, проведение учета на копления и определение потенциальной опасности для населения и животных нитратов и нитритов, содержащихся в водах, осадках, почве и растениях.
В разделе мелиорации изучается технология проведения работ по орошению и осушению почв и системы агротехнических мероприятий по полезащитным лесонаса ждениям с учетом требований охраны окружающей среды. В результате нарушения режима орошения происходит вторичное засоление почв, связанно с избыточным по ливом, особенно без дренажа, в аридной зоне, при высокой минерализации грунтовых вод.
В дисциплине Механизация и технология животноводства изучаются про блемы предотвращения загрязнения навозными стоками рек, озер, водохранилищ при соблюдении технологии уборки, удаления, переработки и хранения навоза. Бедствием для пашни стали отходы крупных ферм и животноводческих комплексов. Парадокс - навоз, извечный спутник плодородия, в неумелых руках на долгое время выводит из строя поля вблизи ферм, загрязняет водоемы. Необходимо разработать совершенные инженерные технологии утилизации отходов животноводства. Вопросы экологической безопасности при производстве продукции животноводства рассматриваются в разделе механизация доения коров и первичной обработки молока. При технологическом про ектировании ферм и комплексов учитываются вопросы экологии.
В дисциплине Тракторы и автомобили предусмотрено изучение охраны ат мосферы от загрязняющих веществ, систем удаления отработавших газов, ознакомле ние с конструкцией и условия работы глушителей, искрогасителей и выпускных газо проводов. С отработавшими газами в атмосферу поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды (в том числе обладающие канцерогенными свойствами). Наибольшее ко личество загрязнений поступает от тракторов, автомобилей и с.-х. техники с плохо от лаженными двигателями и работающими на холостом ходу. В настоящее время разра ботаны и внедряются в практику приемы, снижающие и предотвращающие загрязнения от отработавших газов автотракторных двигателей. Частично загрязнения снижают, ус ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
танавливая в двигателях тракторов и автомобилей фильтры и дожигающие устройства.
Безусловно, кардинальное решение проблемы загрязнения атмосферы автомобильным и с.-х. транспортом - замена двигателей внутреннего сгорания иными. Созданы образ цы газотурбинных, роторных, солнечных, электрических и др. типов двигателей. Для уменьшения содержания токсических веществ в отработавших газах двигателей в неко торых странах переходят на другие виды топливаЦвместо бензина, например, приме няют метан, спирт. В этой же дисциплине рассматриваются вопросы экологии челове ка: микроклимат, запыленность, загазованность в кабине механизатора.
В дисциплине Топливо и смазочные материалы изучаются экологические свойства топлива, смазочных материалов и специальных жидкостей (токсичности, электролизации). Охрана окружающей среды дополнительно осваивается в дисциплине Инженерное обеспечение экологической безопасности топливозаправочных комплек сов и нефтескладов (специализация 311307 Топливозаправочные комплексы и неф тесклады). Задача этого курса - изучение порядка разработки мероприятий, направ ленных на предотвращение попадания нефтепродуктов в окружающую среду и послед ствий ее загрязнения нефтепродуктами. В этой дисциплине предусмотрены разделы:
нефтепродукты как источник загрязнения окружающей среды, предотвращение попа дания нефтепродуктов в окружающую среду, локализация и ликвидация последствий загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, экологические требования к обуст ройству нефтезаправочных комплексов и нефтескладов, методы определения содержа ния вредных веществ, выделяемых нефтепродуктами при транспортировании, хранении и заправки техники, экономическая эффективность и социальная значимость природо охранных мероприятий при операциях с нефтепродуктами, руководящие и норматив ные документы по обеспечению экологической безопасности объектов системы нефте продуктообеспечения.
Будущие инженеры обучаются умению определять экологический ущерб от по падания нефтепродуктов в атмосферу, водную среду и почву, а также разрабатывать и осуществлять организационные и технические мероприятия по предотвращению за грязнения окружающей среды нефтепродуктами, рассчитывать и выбирать устройства для сбора нефтесодержащих ливневых вод и простейших очистных сооружений для стоков.
В дисциплине Сельскохозяйственные машины также частично формируются навыки оценки и прогнозирования влияния с.Цх. техники и технологии на окружающую среду. При изучении технологических основ механической обработки почвы, машин для посева и посадки, машин для защиты растений от вредителей и болезней рассмат риваются проблемы почвозащитных технологий при возделывании с.-х. культур и ох раны окружающей среды, разрушения почвенной структуры в результате чрезмерной обработки и сильного уплотнения почв тяжелыми машинами В дисциплине Эксплуатация машинно-тракторного парка изучение вопросов охраны окружающей среды предусмотрено в разделах: особенности использования машин и агрегатов на мелиорированных землях и при почвозащитной системе земледе лия, организация и технологии технического обслуживания и диагностирования МТП, организация и технология хранения машин, обеспечения МТП топливо-смазочными и другими эксплуатационными материалами.
При изучении экономических дисциплин рассматриваются вопросы проведения необходимого комплекса организационно-экономических и управленческих мер по проблемам охраны окружающей среды в сфере деятельности агроинженерных кадров.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Завершается формирование экологических знаний будущих инженеров на про изводственной практике и при выполнении дипломных проектов, в которых преду смотрен раздел Охрана окружающей среды. При разработке мер охраны окружаю щей среды в проектах описывается экологическая обстановка на предприятии и оценивается разрабатываемая тема с позиции охраны природы. Формируются предложения по совершенствованию природоохранных мероприятий, в которые входят организация безотходного производства, сокращение вредных выбросов, очистка технологических выбросов, охрана водных ресурсов и др.
Для обеспечения углубленной подготовки студентов в области экологической безопасности с учетом интересов студентов и потребностей производства открыта спе циализация Инженерное обеспечение экологической безопасности.
Возвращаясь еще раз к проблеме формирования экологических знаний у студен тов высших учебных заведений следует особо отметить, что структура и содержание экологических знаний по направлению Агроинженерия должны быть увязаны с осо бенностями сельскохозяйственного производства в современных условиях.
Основными задачами при этом являются:
- отражение в структуре и содержании учебных программ и планов, а также в учебниках и учебных пособиях экологической концепции устойчивого развития и со вершенствования сельскохозяйственного производства, теории агроэкосистем. Для раз работки типовых программ по экологической безопасности необходимо привлечь уче ных и специалистов, имеющих соответствующее техническое образование с экологиче ским уклоном. Основной акцент в этих программах должен быть сделан на изучение взаимосвязей природной среды с техническими и технологическими проблемами, воз никающими у общества в связи с интенсивным использованием природных и природ но-антропогенных ландшафтов, ресурсов и технологий, вовлекаемых в сельскохозяйст венный оборот. Важная роль при этом должна уделяться охране природной среды и экологической безопасности сельскохозяйственных процессов с элементами экономики и основами экологического менеджмента;
- прогнозирование экологических последствий сельскохозяйственного произ водства для будущих поколений, с учетом все расширяющегося уровня техногенного загрязнения природной среды;
- оценка воздействия предприятий промышленности, транспорта, сельского хо зяйства, энергетики, инфраструктуры на параметры окружающей среды, а также на природные и сельскохозяйственные экосистемы;
- разработка качественной нормативной базы по содержанию химических токси кантов и радиоактивных веществ в составе агросистем и производимой сельскохозяй ственной продукции;
- определение способов модернизации современных машин и механизмов, а также энергетических систем, оказывающих ущерб основным компонентам природной среды и здоровью человека;
- знакомство с современными технологиями и системами ведения сельскохозяй ственного производства в условиях техногенного загрязнения;
- изучение способов и приемов рекультивации загрязненных территорий с целью возвращения их в сельскохозяйственный оборот;
- приобретение навыков пользования данными системы агроэкологического мо ниторинга, оценки последствий воздействия на окружающую среду хозяйственной или иной деятельности;
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
- формирование экологической культуры и экологических знаний, обеспечи вающих ответственный и научно-обоснованный подход при принятии решений по во просам взаимодействия агросистем с окружающей средой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Программы подготовки инженерных кадров предусматривают развитие эколо гической грамотности выпускников, освоение ими основных законов экологии, кото рые позволяют установить причины негативных воздействий на окружающую среду и оценить возможные последствия от эксплуатации современных технических систем.
Для дальнейшего повышения уровня экологических знаний выпускников агро инженерных факультетов целесообразно осуществить комплекс мер, включая согласо вание школьных и вузовских программ по экологии, подготовку учебной литературы для инженерных специальностей, повышение квалификации преподавателей в области инженерной экологии, методики и оценки контроля выброса вредных веществ, экспер тизы технических систем и правового регулирования природоохранной деятельности.
Получено 25.05.2005.
M.N. Yerokhin, DSc (Eng), academician of Russian Academy of Agricultural Sciences, V.N.Popov, DSc (Eng), professor Moscow State Agro-Engineering University named after V.P.Goriachkin, Moscow, Russia ENVIRONMENTAL TRAINING OF AGRICULTURAL ENGINEERS Summary The programs for agro-engineering manpower training stipulate the development of studentsТ environmental competence, their familiarization with basic environmental laws, which would allow defining the reasons for the negative environmental impacts and estimat ing the possible effects of up-to-date machinery and equipment operation.
For higher level of environmental knowledge of agro-engineering students a set of measures is to be implemented at the engineering faculties, including coordination of secon dary school and university curricula on ecological subjects, issue of special manuals and other information materials for agricultural engineers, professional development of teachers and lecturers in the field of engineering ecology, improvement of estimation techniques and con trol of hazardous emissions, expert examination of machines and equipment, environmental legislation.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Б. А. Рунов, академик Россельхозакадемии, д-р техн. наук, проф.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ РАБОТОЙ (НР) И ИННОВАЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ (ИП).
Функции управления научной работой или инновационным процессом. Причи ны низкой результативности научных работ и применения инновационных технологий.
Мероприятия по совершенствованию управления НР или ИП. Политика государства для ускорения научно- технического прогресса в АПК.
Первое, что требует первоначального уточнения - это определить - что такое Инновационный Процесс (ИП)? Согласно принятым понятиям - Инновация- это ново введение, новшество. Процесс- это последовательное изменение, какого- либо пред мета или явления. Таким образом, ИП - это последовательное изменение нововведения, новшества или введение чего-либо нового.
Но прежде чем вводить что-либо новое, надо провести научную работу, после которой получить это новое и только потом его применять, использовать, внедрять.
Нельзя забывать также и то, что на процесс освоения и применения что-либо но вого требуется значительно больше средств, чем на саму научную работу. Подчас за трат на освоение результатов НР может быть в несколько раз больше, чем на ее прове дение.
Рассмотрим функции управления любой научной работой на любом уровне ее исполнения. Чтобы управлять, надо знать и соблюдать функции управления.
Известно, что функциями УПРАВЛЕНИЯ являются: ПЛАНИРОВАНИЕ, ОРГАНИЗАЦИЯ, МОТИВАЦИЯ, КОНТРОЛЬ.
При Планировании главное - это правильно выбрать тему и цель НР.
При этом надо четко себе представлять, ЧТО:
1 - Желаем получить?
2 - Что надо иметь для достижения цели?
3 - Какими ресурсами располагаем, что есть в наличии?
4 - Какого ресурса не хватает (материального, информационного, людского, фи нансового, временного)?
5 - Где, как, за что, когда можно иметь (получить, добыть) недостающий ресурс?
Вторая функция - Организация.
При организации крайне необходимо поставить и получить ответы на нижесле дующие вопросы Кто? Что? Где? Когда? Как? Зачем? За что? будет все это делать исполнитель. Необходимо иметь временной график.
В большинстве разрабатываемых программах по управлению НР очень часто, к сожалению, нельзя найти ответов на эти семь вопросов, без которых практически труд но себе представить организацию выполнения НР или ИТ.
Третья функция - это Мотивация - побуждение к действию.
Методы могут быть - Материальные, моральные и прочие.
Четвертая - это Учет, Контроль с использованием обратной связи.
Виды и время учета и контроля могут быть - устный, письменный, регулярный, периодический, постоянный - мониторинг. Важнейшую роль при этой функции играет обратная связь. К сожалению, очень часто отсутствует мониторинг каких либо показа телей с использованием обратной связи. Выполнение многих НР проводится в статиче ском, а не динамическом процессе.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Как отмечалось, в начальный период управления весьма важен выбор темы и цели научной работы.
Очень часто многие темы, научные проблемы начинаются со слов УРазработать и создатьЕ.Фи далее следуют самые различные варианты, большей частью, глобальные названий проблем или тем. Например, создать новую систему экономии ресурсов, но вую систему машин, новые сорта с.х.культур и т.п. Одним словом такое название, под которое можно подвести любую,выполненную потом, научную работу. И в тоже время может создаться впечатление, что данная научная работа, под таким названием, вроде как бы начинается с нуля. Редко проводится первоначально изучение и анализ литера туры по конкретному вопросу,который намечается изучать.
Выбор темы НР исследования может исходить: по инициативе самого исполни теля, предложений сверху, предложений снизу, исходя из потребности практики.
Таким образом, для успешного выполнения темы НР должна быть выбрана ко нечная цель работы, а ее выполнение обеспечиваться ресурсами (материальными, ин формационными, людскими, финансовыми, временем).
Конечным результатом научной работы может быть: отчет, статья, работа в ви де диссертации, опытный образец, новый сорт, новая технология.
Началом выполнения любой научной работы, независимо от состояния обеспе ченности НР ресурсами, должен быть обязательный обзор отечественного и мирово го достижения по данной проблеме, теме.
При окончании НР необходима сравнительная оценка полученного результата с отечественным и мировым уровнем с указанием, что достигнуто нового по сравнению с тем, что уже существует в стране, в мире.
Без такого сравнения достигнутых результатов и показателей НР с ранее суще ствующими открытиями, вообще трудно говорить о научном прогрессе, о полезности данной работы, о ее новизне. Из отчета должно быть ясно читателю, в чем состоит но визна результата проведенной работы. Содержание отчета по научной работе должно отвечать, установленной в мировой практике форме, а именно: тема, ее значимость, ме тод, методика исследования, дискуссия (если необходима), результаты работы и в чем их конкретная новизна по сравнению с существующими в мире достижениями, исполь зованная литература. Как правило, в мировой практике составляются не только по та кой форме отчеты, но и печатаются статьи и делаются краткие выступления на конфе ренциях. Нельзя не сказать, что подобная форма содержания отчета кем- то не исполь зуется, но если и применяется то, к сожалению, очень редко.
Рассмотрим, какова может быть дальнейшая судьба результатов НР?
1 - Автор или руководитель ограничиваются сообщением в отделе, на совете, в отделении академии или на научной конференции.2 - Автор печатает научную статью, статьи, защищает диссертацию. 3 - Делается сообщение среди пользователей- потреби телей научных достижений.4 - Передача образца, новинки в производство для доработ ки, тиражирования и т.п.
Каково может быть участие ученого-автора РН по использованию результатов его НР в Инновационном Процессе (применении нововведения)?.
Вариантов может быть несколько.
- Работа проводилась совместно с организацией (специалистом), обладающей возможностью практического использования результатов научной работы.
- НР считается оконченной после отчета, защиты диссертации и дальнейшего участия автора в реализации результатов его работы нет.
- Организуется работа по поиску потребителя данного новшества.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
При этом быть связь автора НР с потребителями результатов науки может быть:
с помощью ИКС или напрямую.
Ученый может ответить на вопросы потребителя:
- Где посмотреть новинку, ознакомиться с технологией, ее преимуществами?
- Сколько и каких надо иметь вложений, какой срок окупаемости вложений, и какова будет эффективность от внедрения новшества?
Весьма важно получить ответ- может ли ученый-автор НР участвовать в состав лении бизнес-плана проекта по реализации результатов НР и сопровождать реализацию этого проекта?
Как показывает зарубежная и отечественная практика доведением информации о научных законченных работах до потребителя науки, должна заниматься Информаци онно-Консультационная Служба-ИКС. Эта служба работает в тесном контакте с авто рами НР и теми организациями или фирмами, которые будут заниматься доработкой и реализацией практического применения данного новшества. И конечно в первую оче редь и с теми, кто собирается использовать результаты НР.
При управлении любым процессом, в том числе управления НР или ИП боль шую роль играет наличие и функционирование обратной связи (feedback). Чтобы ус пешно управлять, принимая рациональные решения, надо иметь достаточный объем информации, получаемой из различных источников, в том числе используя постоянно обратные связи. После анализа информации, полученной при обратной связи, можно и нужно корректировать дальнейшую работу.
Подчас не количество, а качество проводимых мероприятий определяет эффек тивность той или иной работы. Причины невыполнения федеральных и других про грамм, а также научных исследований, очень часто можно объяснить отсутствием об ратной связи. Редко можно получить ответ на вопросы - кто, что, где, когда, как, зачем и за что исполняет конкретную программу или ведет исследование.
Задает ли руководитель себе вопрос - как часто я использую обратную связь для оценки качества проводимых мною и моими подчиненными тех или иных мероприя тий? Мониторинг тех или иных показателей является эффективным информационным средством для своевременной корректировки и успешного управления НР и ИП.
Обратная связь, как непрерывный процесс, имеет 3 стадии:
1 - становление стандарта, норм, критерия оценки;
2 - сопоставление достигнутого с плановыми показателями;
3-анализ, закрепление, корректировка.
Причины низкой результативности НР и применения ИТ следующие:
1. Из-за недостаточного финансирования Потери государства от миграции уче ных, не могут быть сравнимы ни с какими другими потерями в стране. Из науки Ууш лиФ за10-12 лет примерно 2,4 млн.чел. Эмигрировали из России свыше 1,5 млн. докто ров и кандидатов наук. От Уутечки мозговФ Россия ежегодно теряет около $ млрд.дол.(акад. РАЕН В. Лисичкин - газ. Труд от 24.04.2003, с. 20).
2. Не ведутся исследования, подготовка и переподготовка специалистов по управлению наукой, своевременная замена кадров во всей цепи управления наукой.
3. Слабая интеграция науки, образования и Информационно-консультационной службы (ИКС).
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
4. Результаты науки практически не докладываются потребителям науки, в той форме, которая их интересует.
5. Конференции, сессии ученых проходят часто на низком уровне (без пригла шения потребителей науки, без дискуссий и т.п.). Как правило, времени для ответов на вопросы и дискуссии часто не хватает.
6. Не ведется сравнений результатов законченных научных работ с мировым и отечественным уровнем. Редко подчеркивается, в чем состоит новизна НР.
7. Слабое представление вузами и научными учреждениями законченных НР (Баз Данных) на своих веб-сайтах в Интернете.
8. Недостаточные знания иностранных языков и нехватка средств, лишает мно гих ученых участвовать в международных конференциях, печатать работы в иностран ных журналах.
9. Слабая обратная связь научных учреждений и вузов с потребителями научных работ.
10. Мало разрабатывается наукоемких технологий.
11. Многие программы не выполняются из-за необеспеченности финансами, а часто из-за отсутствия конкретности при организации их исполнения (кто, что, где, ко гда, как, зачем и за что должен делать).
12. Нет программ по совершенствованию механизма ускорения передачи науч ных разработок потребителю.
13. Система управления наукой такова, что создает трудности организации вы полнения НР коллективом ученых разных профессий из разных учреждений.
14. В проводимых конкурсах участвуют, как правило, учреждения, а не ученые.
15. Слабо используются информационные технологии при управлении и прове дении научных работ Устранение этих недостатков явится совершенствованием управление НР и ИП.
Политика Правительства, Сельхозорганов и Академии в области науки должна:
1. Обеспечивать научные исследования необходимыми ресурсами, строиться по региональному признаку.
2. Проводиться постоянная подготовка и переподготовка кадров по управлению наукой, своевременная возрастная сменяемость кадров на всех уровнях.
3. Создавать наукоемкие технологии с высокой адаптивностью.
4. Иметь программу по совершенствованию механизма ускорения передачи на учных достижений потребителю и выявления потенциальных потребителей науки.
5. Требовать обязательное и постоянное сравнение достигнутых результатов НР с мировым уровнем.
6. Обеспечивать постоянный доступ к результатам науки потребителя научных достижений, независимо от их местонахождения.
Таковы краткие соображения по совершенствованию управления научными ра ботами и инновационными процессами, выполнение и соблюдение которых, будет спо собствовать научно-техническому прогрессу в АПК.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
ЛИТЕРАТУРА 1. International conference on Agricultural Science and Technology.Nov.7 9,2001.Beijing,China.
2. Рунов Б. Аграрная политика и информационные ресурсы стран мира.(тезисы лекций).ТСХА.Москва-2004.с.44.
Получено 25.05.2005.
B.A.Runov, DSc (Eng), professor, Academician of the Russian Academy of Agricultural Sciences, Moscow, Russia DEVELOPMENT OF RESEARCH MANAGEMENT AND INNOVATION PROCESS Summary The paper enumerates the functions of research and innovation management. The rea sons for the low efficiency of research and innovative technologies application are listed. The measures to improve research and innovation process management are offered. The state pol icy to accelerate the scientific and technical progress in agro-industrial complex in Russia is considered.
В.Н.Афанасьев, д-р техн. наук Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ГНУ СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.
Предложена концепция развития системы экологической безопасности сельско хозяйственного производства, составленная на основе анализа общероссийских кон цепций развития животноводства и растениеводства и включает в себя концепции от дельных элементов технологий и компонентов природной среды в виде организацион ных, технологических и агротехнических мероприятий.
ВВЕДЕНИЕ В связи с интеграцией России в Европейское сообщество вследствие трансгра ничного переноса загрязняющих веществ с водными и воздушными потоками, вопросы охраны окружающей среды приобретают все большее внимание и требуют постановки и решения природоохранных вопросов во имя будущих поколений на планомерную ос нову, на основе концепции развития системы экологической безопасности всех направ лений производственной деятельности человека..
Основой разработки концепции развития системы экологической безопасности сельскохозяйственного производства, включающей организационные, технологические и агротехнические мероприятия является анализ разработанных концепций развития животноводства и растениеводства и сложившейся к настоящему времени экологиче ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
ской ситуации и передового опыта в сельском хозяйстве, как в России, так и в зарубеж ных странах.
МЕТОДИКА Методология формирования концепции перспективного развития системы эко логической безопасности сельского хозяйства базируется на рассмотрении технологий и технических средств производства экологически чистых продуктов питания для че ловека и кормов для животных, обеспечивающих нормативную сохранность основных компонентов природной среды.
Информационная модель состояния экологической ситуации в сельском хозяйстве (см. рис.) включает в себя управляемые и неуправляемые факторы, факторы состояния и показатели эффективности [1].
Неуправляемые факторы - природно-климатические (количество осадков, длительность периода актив ной деятельности флоры и фауны;
структура почв;
ландшафт территории;
подвержен ность эрозии;
уплотняемость почвы);
- агробиологические (виды и сорта районированных культур, породы и виды животных, подверженность болезням и вредителям, способность к накоплению и изы манию питательных веществ из почвы и др) Управляемые факторы:
- уровень нормативно-законодательной базы (нормативы качества природной среды, ответственность за нарушение нормативов, требования по защите окружающей среды при использовании отходов животноводства, минеральных удобрений, пестици дов, мелиорантов, нормативы нагрузки техники на почву, концентрация отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, степень воздействия почвообрабатывающей техники на почву, нормативы сброса очищенных стоков в открытые водоемы и др.);
Неуправляемые факторы Е Показатели эффективности:
Система экологической Х качество природной среды;
безопасности: формы Х качество сельскохозяйствен управления, эколого технологические нормати ной продукции;
вы, программа непрерывно го агроэкологического обу Х здоровье населения;
чения, контроль за отбором и выполнением технологий Х рентабельность производства и технических средств.
Е Факторы состояния Информационная модель концепции развития системы экологической безопас ности в сельском хозяйстве.
Е Управляемые факторы ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
- уровень технологического и научно-технического обеспечения (создание но вых технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции, соответствующих экологическим требованиям);
- уровень контроля качества природной среды (создание системы мониторинга воды, атмосферного воздуха и почвы, создание сертификационных центров и опытных по лигонов для испытания новых технологий и технических средств на экологическую безо пасность;
приборное обеспечение);
- уровень экологической грамотности населения и сельских товаропроизводи телей (наличие консультационных пунктов, постоянно действующих школ и демонст рационных объектов, функционирование постоянно-действующих семинаров).
Факторы состояния:
- организационно-хозяйственные (уровень обеспечения хозяйств материально техническими ресурсами, состояние технологической дисциплины, уровень организа ции производства);
- социально-экономические (система оплаты труда, состояние системы нало гообложения, наличие государственной поддержки).
Показатели эффективности:
- качество природной среды;
- качество сельскохозяйственной продукции;
- здоровье населения;
- рентабельность производства экологически чистых продуктов питания для человека и кормов для животных и птицы.
Показатели контроля качества компонентов природной среды Сложившаяся система сельскохозяйственного производства, применяемые тех нологии и технические средства их выполнения негативно влияют на качественные по казатели основных компонентов природной среды: почву, водные источники, атмо сферный воздух. Это в свою очередь приводит к снижению качества сельскохозяйст венной продукции и уровня жизни населения.
Основные показатели экологического контроля качества природной среды:
- уровень плодородия почвы (потеря гумуса);
- степень переуплотнения почвы (повышение массы и числа проходов агрега тов по полю);
- величина водной и ветровой эрозии (несовершенные методы обработки поч вы);
- степень загрязнения почв (вредоносные биологические сообщества сорняков, насекомых, микроорганизмов, тяжелые металлы, кислотные дожди, солонцовые про цессы, средства защиты растений и потери топлива и смазочных материалов).
- степень загрязнения водных источников (животноводческие стоки, миграция тяжелых металлов, и химических мелиорантов, смыв почвы с полей).
- степень загрязнения атмосферы (продукты сгорания ДВС, вентиляционные выбросы животноводческих и птицеводческих предприятий, выделения аммиака и ок сидов азота из мест хранения навоза и помета, почвы и растений, шум и пыль).
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
РЕЗУЛЬТАТЫ Концепция повышения плодородия почвы. Разрабатываемые технологии и техни ческие решения, направленные на повышение плодородия почвы, включают вовлече ние в сельскохозяйственный биологический круговорот всех источников органического сырья, сокращение потерь элементов минерального питания и органического вещества, обеспечение максимальной окупаемости удобрений урожаем, надежную защиту окру жающей среды и высокую экономическую эффективность. Основным направлением покрытия дефицита органических удобрений является резкое увеличение использова ния соломы и сидеральных культур. За счет ее запашки можно компенсировать до 20% потребности в органических удобрениях. Наиболее перспективной составляющей ба ланса органических удобрений являются сидераты. Возделывание сидеральных культур на площади около 30 млн. га, может покрыть дефицит более 700 млн. т органических удобрений и внести в почву 4-5 млн. т биологического азота [2].
Важным направлением наращивания содержания гумуса в почвах является от дых почвы под покровом трав в течение 3-4 лет, а также производство гранулирован ных органо-бактериальных удобрений с последующим локальным их внесения в почву.
Концепция обработки почвы включает разработку и реализацию мероприятий, направленных на восстановление структуры почв. Решение проблемы заключается во внедрении рациональных схем движения агрегатов, широком применении комбиниро ванных машин, минимальной и нулевой обработке пашни, снижение воздействия ходо вой части сельскохозяйственных агрегатов на почву путем применения уширенных ко лес, шин сверхнизкого и нулевого давления, резинометаллических гусениц для гусе ничных движителей [3].
Для реализации указанных мероприятий в среднесрочной перспективе планиру ется освоение минимальной обработки почвы на 40-50% пахотных площадей с приме нением комбинированных агрегатов, в том числе с совмещением операций безотваль ной плоскорезной, поверхностной обработки и чизелевания.
Концепция защиты почвы от загрязнения. Она определяется разработкой и реа лизацией введения земледелия с применением только органических удобрений;
уста новлением предельного уровня плотности поголовья скота;
ограничением использова ния минеральных удобрений и введение на них экологического налога;
расширением площади земель под осенним и зимним зеленым покровом;
снижением поступления в почву смазочных материалов, топлива и рабочих жидкостей.
Важное значение приобретет ужесточение контроля за использованием средств защиты растений путем обязательной подготовки специалистов по использованию пес тицидов;
усиленного контроля за остатками пестицидов в окружающей среде и сель скохозяйственной продукции;
введения экологического налога на использование пес тицидов;
создания и освоение производства машин для мало- и ультрамалообъемного опрыскивания, автоматизированных систем контроля и управления расходом рабочей жидкости.
Защита подземных вод и открытых водных источников будет существенно усилена путем установления обязательных норм максимального содержания нитратов в подземных водах;
модернизации и расширения мощностей по хранению навоза с целью увеличения срока его хранения до 6 - 10 месяцев;
сезонного ограничения использова ния навоза;
запрещения сброса навозосодержащих сточных вод доильных площадок, сточных вод производственных и бытовых помещений в навозохранилища, на рельеф местности и в мелиоративную систему.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Защита атмосферного воздуха. Меры, применяемые для уменьшения загрязне ния воздуха, прежде всего, направлены на значительное сокращение выделения в ок ружающую среду аммиака путем совершенствования методики проектирования систем микроклимата;
разработки и принятия нормативов выбросов вредных веществ из по мещений;
перехода к применению замкнутых систем микроклимата за счет использо вания биологической теплоты животных, с применением элементов осушки, очистки и дезодорации воздуха;
разработки высокоэффективных технических средств микрокли мата животноводческих помещений модульного типа с управлением на базе микропро цессорной техники [4].
Важным мероприятием уменьшения загрязнения воздуха от двигателей внут реннего сгорания является применение нейтрализаторов выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей. Перспективным направлением уменьшения выбросов токсич ных газов в сельскохозяйственном производстве является широкое применение возоб новляемых источников энергии, а также применение газомоторного топлива в мобиль ной сельскохозяйственной энергетике. Все это обеспечит многократное снижение ток сичности по основным контролируемым параметрам: окиси углерода (СО), окислам азота (NхO), углеводородам (СН).
Концепция развития систем обработка навоза предусматривает применение технологий и технических средств обработки исходного навоза и помета, обеспечи вающих длительное безопасное хранение, полную сохранность физической массы и питательных веществ, а также более полное усвоение питательных веществ растениями при внесении удобрений в почву [4].
Концепция включает рекомендации по применению в ближайшие 10-15 лет ос новных технологий утилизации навоза, предусматривающих, как правило, фермента тивную обработку и внесение в почву локально или в разброс.
Особое внимание будет обращено на разработку технологий и технических средств для производства органических и органоминеральных удобрений с программи рованными свойствами.
Концепция внесение органических и минеральных удобрений в почву включает разработку: высокоэффективных технологий и технических средств, исключающих за грязнение окружающей среды, получение экологически безопасных продуктов питания для человека и кормов для животных;
полной защиты механизаторов от воздействия применяемых средств химизации и обеспечивающих высокую точность дозирования и распределения удобрений и средств защиты растений с помощью автоматизированны ми системами контроля заданной дозы с учетом ширины захвата, скорости движения агрегата и других параметров технологического процесса [2].
Особое внимание будет уделено разработке информационных технологий и соз данию технических средств для дифференцированного внесения удобрений и химиче ских средств защиты растений. Первоочередной разработке подлежит создание техни ческих агрегатов для дифференцированного локального внесения минеральных и орга нических удобрений при возделывании зерновых и пропашных культур, оборудованных системами навигации, позволяющими определять координаты их на поле.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
ВЫВОДЫ Совершенствование технологий утилизации навоза в направлении более полного использования физической массы и питательных элементов навоза и помета позволит к концу прогнозируемого периода примерно в 2 раза снизить загрязнение водных источ ников. Ожидается также значительное сокращение (до 30% в среднесрочном плане) выделения в окружающую среду аммиака путем снижения выброса вредных веществ вентиляционными системами из животноводческих помещений, а также сведения к минимуму периода между разбрасыванием и заделкой навоза и запрету сжигания соло мы. Рост применения сидератов и парование полей стабилизирует, а затем повысит со держания гумуса на 5-8% и биологическую активность почв на 30-50%.
Применение передовых технологий переработки и использования навоза, а так же высокоэффективных средств механизации обеспечит поддержание бездефицитного баланса гумуса в почвах и за счет более полного внесения удобрений и сохранности органических и питательных веществ, повышение урожайности сельскохозяйственных культур до 50%, сокращение объема транспортных затрат на 30-40%, снижение расхода питьевой воды на фермах на 20-30%.
Нейтрализация выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей позволит снизить содержание в выхлопных газах СН до 80%, СО и СО2-до 90%. Применение во зобновляемых источников энергии и газомоторного топлива в мобильной сельскохо зяйственной энергетике обеспечит снижение токсичности в выбросах по основным контролируемым параметрам: окиси углерода (СО) в 3-4 раза, окислам азота (NхO) в 1,2-2,0 раза, углеводородам (СН) в 1,2-1,4 раза.
Расчеты показывают, что в денежном выражении предотвращенный экологиче ский ущерб составит не менее 15 млрд. руб., страна получит дополнительной продук ции не менее 18 млн. т в пересчете на зерно.
ЛИТЕРАТУРА 1. Концепция Воздействие техногенеза на сферу агропромышленного произ водства, ее охраны от техногенных воздействий и проблемы производства экологиче ски чистой продукции. - М.: РАСХН, 2002.
2. Личман Г.И., Марченко Н.М. Механика и технологические процессы применения органических удобрений.-М.: ВИМ, 2001.
3. Стратегия машино-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года М.;
ВИМ,2003 64 с.
4. Концепция развития механизации и автоматизации процессов в животновод стве на период до 2015 года. ВНИИМЖ, Подольск 2003 100 с.
Получено 11.02.2005.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
V. N. Afanasiev, DSc (Eng) North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia DEVELOPMENT STRATEGY FOR ENVIRONMENTAL SAFETY OF FARMING Summary The strategy for improving the system of environmental safety of agricultural produc tion has been elaborated on the basis of analysis of All-Russia programs of plant and livestock production development. It includes organizational, technological and field management ac tivities.
The methodology of its designing is based on the information model of environmental state of farming with due account for controlled and uncontrolled factors, status factors and efficiency indices, as well as analysis of technologies and machines for ecologically clean food-stuffs and feeds production. The strategy includes the conceptions for separate technol ogy elements and natural environment components.
The concept of soil fertility improvement defines the requirements of soils in organic fertilizers which could be covered by the drastic increase in straw and ciderates (green ma nure) use, that might close the gap of 700-plus million tons of fertilizers.
Soil tillage concept includes the activities aimed at soil texture recovery by minimum soil tillage introduced on from 40 to 50% of arable land.
The concept of soil pollution control stipulates the lower animal density;
reduced min eral fertilizers application, enlarging the areas under green cover, eliminating the spillage of oils and lubricants, more tight control over plant protection chemicals application.
Underground and surface water sources protection will be improved by establishing the strict norms of nitrates content in the ground water, by enlarging and improving manure storing facilities for 6 to 10 months period, seasonal restriction of field manure application, banning of earthen storing facilities use.
Atmospheric air protection will be aimed at improving the design methods of ventila tion systems, introducing the strict emission norms of hazardous substances, primarily ammo nia, from livestock houses, introducing climate control close loops with the exhaust air dry ing, cleaning and deodorizing systems.
Manure treatment concept envisages the application of techniques and equipment for animal and poultry manure treatment and processing, which would ensure the safe long stor ing, the preservation of physical mass and nutrients and better uptake of nutrients by the plants.
The concept pf organic and mineral fertilization includes the development of highly effective practices and equipment, which would avoid natural environment pollution and pro vide precise dosing and field distribution of fertilizers and plant protection chemicals via automated control systems.
Estimated prevented ecological damage owing to the implemented above concepts will amount to no less than 15 billion roubles;
no less than 18 million tons of additional products in terms of grain will be produced.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
И.П. Ксеневич, д-р техн. наук, проф., академик РАСХН;
А.А.Соловейчик;
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ВИМ), Москва Н.М. Орлов, канд. техн. наук Всероссийский институт сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ), Москва В.Г. Шевцов, канд. техн. наук Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ВИМ), Москва ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ МОБИЛЬНЫХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ С СОВМЕЩЕНИЕМ ФУНКЦИЙ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ И ДВИЖИТЕЛЯ В основе тяговой концепции агрегатов лежит использование веса энергосредства для создания требуемого тягового усилия. Удельный вес трактора в машинно тракторном агрегате (МТА) составляет по массе около 70%, а по цене - 80%. С ростом мощности энергосредства наблюдается устойчивая тенденция к росту материалоёмко сти как трактора, так и агрегата в целом. Вместе с тем, важнейшим фактором снижения затрат в производстве и эксплуатации агрегатов в условиях возрастающего дефицита ресурсов является материалоемкость машин - расход материальных ресурсов на изго товление, эксплуатацию и ремонт машин.
При сохранении тяговой концепции трактора необходимо решать задачу умень шения веса последнего при одновременном снижении до экологически безопасной ве личины буксования его движителей. Это требует проведения работ по созданию новых типов движителей, в т.ч. использующих реактивную силу активных рабочих органов.
Основная и предпосевная обработка почвы составляют наиболее значительную часть в общем балансе энергозатрат на выполнение производственных процессов в полеводстве.
Выполнение операций почвообработки агрегатами тяговой концепции сопрово ждается значительным буксованием движителей, особенно колесных, т.к. зона макси мального тягового кпд трактора соответствует зоне высокого буксования ходовой сис темы. Значительное буксование движителей вызывает перерасход топлива, приводит к перетиранию почвы и, как следствие, к снижению ее плодородия, а также к выбросу в атмосферу вредных веществ в виде резиновой пыли [1].
Наиболее распространенным способом механической обработки является вспашка отвальными (лемешными) плугами. Однако после вспашки почва не готова для посева сельскохозяйственных культур, вследствие недостаточной степени рыхле ния пласта, перемешивания его слоев, выравненности поверхности поля и других фак торов. Поэтому для улучшения качества обработки при подготовке почвы под посев проводятся дополнительные операции - дискование, культивация, боронование и т.д.
Многократные проходы МТА по полю, помимо увеличения расхода топлива, вызыва ют дополнительное уплотнение почвы ходовыми системами агрегатов, снижая урожай ность сельскохозяйственных культур [2]. Отметим также, что при вспашке лемешными плугами образуется уплотненная поверхность, называемая плужной подошвой, пре пятствующая перемещению питательных веществ в почве.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Существует большое количество типов рабочих машин, использующих для соз дания движущего усилия реакцию почвы при ее обработке (машины с цепными носи телями плужных отвалов, дисковые, шнековые и др.) [3].
Однако математическое описание условий обеспечения заданных показателей качества технологического процесса при эффективной реализации рабочими органами функции движителей до сих пор не создана.
Анализ показал, что по простоте конструкции, удобству практической реализа ции и совершенству рабочего процесса предпочтение следует отдать фрезерным маши нам прямого вращения (по ходу агрегата)2 с горизонтальной осью, расположенной по перек направления движения МТА.
Значительные достижения в создании стыковочных систем [4] делают возмож ным создание агрегата, у которого почвенная фреза-движитель с технологическими ко лесами размещена на месте заднего моста с ведущими колесами. Предварительная про работка вопроса показала, что использование съемного моста на тракторе типа Бела рус - 1221 дает снижение массы, перемещаемой по полю, на 1300 кг.
Ротор фрезерной машины состоит из дисков шириной b, насаженных на его ось.
На дисках крепятся ротационные ножи, в большинстве случаев Г -образного типа. За один проход Г -образный нож отрезает стружку высотой a, где a = aф - глубина обра ботки (фрезерования) (рис. 1). При этом поверхность резания стружки можно разделить на лобовую, шириной b и боковую, шириной S.
Равнодействующая F сил реакции почвы, приложенная к ротационному ножу, отклонена на угол, от касательной к окружности ротора, проведенной через режу щую кромку ротационного ножа (рис. 2). Из рисунка следует, что при прямом враще нии ротора горизонтальная составляющая реактивной силы Fx направлена по ходу аг регата, т.е. является движущей. Вертикальная составляющая FZ направлена вверх и способствует выглублению ротора.
Окружное усилие ротора Fокр связано с равнодействующей силой F соотношением:
Fокр = F cos. (1) Составляющие равнодействующей могут быть определены по формулам (рис. 2):
Fx = F sin ;
Fz = F cos, (2) где = + ;
- угол поворота ротационного ножа, отсчитываемый от гори зонтали.
Точку приложения равнодействующей силы F следует брать на расстоянии 0,5a борозды, а угол = 15о для острых ножей [5, c.148]. Тогда 0,5aф = arcsin1 -, (3) R где: R - радиус ротора (режущих кромок ротационных ножей).
Фрезы обратного вращения создают тормозящую силу.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
v Fx Fz Fокр Рис.1. Основные размеры Рис. 2. Силы, действующие на ротацион стружки ный нож С учетом выражений (1) и (2) толкающее усилие ротора может быть определено через окружную силу:
Fo sin Fx = (4) cos Используя полученное выражение, можно найти соотношение между горизон тальной составляющей реактивной мощности Рх и мощностью, подведённой к ротору:
Используя соотношения между силами Fо и Fx (4), найдем:
Рok Px = Fx vп =, (5) vo cos где = - кинематический параметр ротационной машины;
k = - ко vп sin эффициент;
vo - окружная скорость ротора;
vп - поступательная скорость агрегата;
.
При заданной номинальной мощности двигателя Рн потребная мощность опре деляется по формуле:
Pe = -1Рo + Рн, (6) н где н - нагрузочный кпд трансмиссии, принимаемый постоянным;
- отнесен ные к номинальной мощности потери холостого хода (0.03..0.05) [6].
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
На стадии проектирования номинальная мощность определяется исходя из д потребной мощности и допустимого коэффициента загрузки двигателя - Рн = Pe / kи.м.
Тогда:
д Pokи.м Pe =, (7) д н (kи.м - ) д где kи.м - допустимый коэффициент использования мощности двигателя (0,85Е0,95) [6].
На основании рациональной формулы акад. В.П. Горячкина для плугов проф.
А.Д. Далин предложил выражение для определения мощности фрезерования [7]:
Pф = Ро = aфbфv(K + Kотбv2 ), (8) p рез где K и Kотб - коэффициенты удельного сопротивления соответственно реза p нию (Па) и отбрасыванию ( Н с2/ м4 ) почвы;
vрез - скорость резания (абсолютная ско рость режущей кромки ротационного ножа), м/с;
bф - ширина захвата фрезы.
Величина в скобках представляет собой удельную энергоемкость (Дж/м3) про цесса фрезерования почвы:
Еф.уд = K + Kотбv2 = Ер. уд + Еотб. уд. (9) p рез Одновременно величины Еф. уд, Ер. уд и Еотб. уд могут трактоваться как удельные сопротивления (Па) соответственно фрезерованию, резанию и отбрасыванию почвы.
Надо сказать, что экспериментальные исследования величин K и Kотб немногочис p ленны, носят разноплановый, фрагментарный характер, а различные источники зачас тую противоречат друг другу.
Важным достоинством любой математической модели является использование минимально необходимого количества параметров для описания процесса. Это может быть достигнуто, например, путём установления связи между входными параметрами модели. Так, на основании анализа экспериментальных данных [6, c.249], получено линейное уравнение регрессии (коэффициент корреляции r = 0,92), связывающее ве личины K и Kотб (рис. 3):
p Kотб = 0.009K + 0.32 (10) p Другой эффективный путь снижения неопределенности в выборе исходных дан ных - установление функциональных зависимостей между показателями и режимами работы машины.
Важнейшим, можно сказать главным, параметром фрезерной машины является подача на нож S, определяющая степень крошения почвы, скорость резания, энергоем кость процесса и т.д. Соотношение, связывающее подачу S с кинематическим пара метром, радиусом R и количеством ротационных ножей n имеет вид [8, с. 242] 2R S =. (11) n Экспериментальными исследованиями установлено, что коэффициент сопротив ления резанию K зависит от скорости резания vрез и, в особенности, от подачи S. На p основании гипотезы Риттингера, состоящей в том, что работа, необходимая для из ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
мельчения материала, пропорциональна поверхности, образованной при измельчении проф. А.Д. Далин установил гиперболический характер зависимости K (S) [9, c.148]:
p C K =, C = const. (12) p S Очевидно, что сопротивление резанию почвы зависит от площади обрабатывае мой поверхности. Поэтому поправочный коэффициент Алоб + Абок kп. уд =, (13) V предложенный в монографии [10], равный отношению площади резания стружки (со стоящей из лобовой и боковой поверхностей) к её объему, согласующийся с гипотезой Риттингера, представляется наиболее обоснованным.
С учетом изложенного представим удельную работу резания в виде Ер. уд = K = k kvpkп. уд, (14) p pl где k - коэффициент пропорциональности (кН/м) (ллинейный3 (l ) удельный pl коэффициент сопротивления), характеризующий физико-механические свойства обра батываемого материала и зависящий от конструкции рабочего органа и состояния ре жущих кромок.
Kотб, кНс2/м Kp, кПа Рис. 3. К построению уравнения регрессии, связывающего коэффициенты со противления резанию и отбрасыванию почвы:
- при установке рыхлящих лап впереди ротора;
- без предварительного рых ления почвы Предложенное название связано с размерностью коэффициента - кН/м.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Безразмерный коэффициент kvp, характеризующий влияние скорости резания на сопротивление резанию, представим в виде линейной функции:
p kvp =1+ v (vрез - vo ), (15) рез где vo - базовая скорость резания (3..5 м/с), рез p v - коэффициент прироста сопротивления по скорости(0,04Е0,5 с/м).
Скорость резания почвы определим по формуле:
vрез = v 1- 2sin + 2, (16) где - угол, соответствующий точке приложения равнодействующей сил ре акции почвы, вычисляемый по формуле (3).
Обратимся к вычислению коэффициента kп. уд (13). Лобовая поверхность резания равна Алоб = lpb, где b - ширина ножа (стружки).
Длина резания lp определяется по формуле [8, c.249] R lp = 1- 2 sin + 2 d. (17) Угол 1, соответствующий началу погружения ножа в почву (точка N, рис. 4) равен 1 = arcsin(1- aф / R). (18) Угол 2, соответствующий окончанию процесса резания (точка А, рис. 4) опре деляется по формуле: 2 = - arcsin(1- hг / R), (19) где hг - высота гребня, определяемая точкой пересечения соседних циклоид (рис. 4).
Боковая поверхность резания определяется как разность площадей Абок = NOKM - 2 APO = Saф - 2 APO. (20) Учитывая, что нижней точке циклоиды O соответствует поворот ножа на угол = / 2 (рис. 4), площадь криволинейного треугольника АРО равна:
/ d APO = z( ) x()d. (21) d Траектория рабочего органа представляет собой удлиненную циклоиду ( >1), описываемую в параметрическом виде системой уравнения [9, c.239].
x = R + cos. (22) z = R(1- sin ) Используя уравнения траектории, интеграл (21) нетрудно вычислить в явном ви де. Однако применение современных математических пакетов типа Mathcad, делает это нецелесообразным, т.к. проще воспользоваться исходной формулой. Аналогичное за мечание можно сделать по поводу интеграла (17), который обычно рекомендуется вы Приведенная в [8, c.250] формула для вычисления 2, не совпадает с (21), так как является приближенной и, кроме того, избыточной по параметрам.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
числять по приближенным формулам путем разложения подынтегральной функции в ряд [5, c.147]. В этом случае, помимо простоты, утрачивается также точность.
Рис. 4. Траектория ротационного ножа Вычислив объем стружки по формуле:
V = Абокb, (23) запишем выражение удельной площади резания (15) в виде:
lpb + Абок lp kп. уд = = +. (24) Абокb Абок b Сила сопротивления качению агрегата Ff определяется по формуле:
Ff = fonkv (vп )(Ga - Fz ), (25) где Ga - вес агрегата;
fon - коэффициент качения;
Fz - выталкивающая (выглуб ляющая) сила ротора;
kv (vп ) - поправочный коэффициент влияния скорости движения на сопротивление качению агрегата, по структуре аналогичный коэффициенту kvp (15).
Толкающее усилие ротора Fx расходуется на преодоление силы сопротивления качению Ff и сил сопротивления пассивных (п) рабочих органов, расположенных впе реди (пп) и (или) сзади (пз) ротора:
(26) Fx = Ff + Fx.п = Ff + Fx.nп + Fx.пз.
Характерной особенностью ротационных машин является влияние расположе ния пассивных рабочих органов относительно ротора-движителя на энергоемкость фре зерования. Если пассивные рабочие органы расположены сзади ротора, то это никак не может повлиять на энергоемкость процесса фрезерования. Они могут только снизить толкающее усилие ротора, до уровня, задаваемого условием (26). Вертикальная состав ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
ляющая силы сопротивления Fz.пз, направленная, как правило, вниз, помогает компен сировать выталкивающую силу ротора.
Пассивные рабочие органы (например, культиваторные лапы) установленные впереди ротора, выполняют те же функции. Однако, помимо этого, они, разрыхляя поч ву перед ротором, существенно снижают сопротивление резанию почвы. Поэтому в выражение энергоемкости процесса резания почвы(16) необходимо ввести дополни тельный поправочный коэффициент (точнее функцию) kr, учитывающий эффект пред варительного рыхления почвы:
E = K = k kvkп. удkr. (27) р. уд p pl На основании экспериментальных исследований [8, c.272], аргументом попра вочной функции предложено принять коэффициент полноты рыхления knp, равный от ношению площадей поперечного сечения обработанных слоев почвы лапами и рото ром. Там же приведены 4 опыта по определению удельного сопротивления резанию K p для двух крайних значений коэффициента knp - нуля и единицы. Естественно, эмпири ческое уравнение, полученное на основе этих данных, не может быть выше первого порядка.
В связи с тем, что при увеличении коэффициента полноты рыхления, его влия ние на сопротивление резанию будет уменьшаться, с известным нарушением строгости, можно записать:
kr (knp) = exp(-knp ), knp < 1,1 (28) Коэффициент , определенный по граничным значениям knp (0 и 1), равен 0,635.
Тогда kr (1) = 0,53, т.е. при коэффициенте предварительного рыхления, равном единице, удельная энергоёмкость резания уменьшается почти в 2 раза. Будем полагать, что уве личение величины knp свыше 1,1 не приводит к дальнейшему уменьшению поправоч ного коэффициента kr (рис. 5).
Рис. 5. К определению поправочного коэффициента, учитывающего предвари тельное рыхление почвы ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Графики зависимостей показателей агрегатов с фрезерными машинами - движи телями от величины подачи на нож S и скорости поступательного движения vп, при расположении пассивных рабочих органов впереди (сплошные линии) и сзади (пунк тирные линии), приведены на рис. 6-11. Кривые построены при значениях коэффициен та сопротивления5 kp = 6 кН/м, глубины обработки aф = 0,3 м, числа ножей n = 3 и ра диуса ротора R = 0,4 м.
Предварительное рыхление почвы культиваторными лапами существенно сни жает удельную энергоемкость фрезерования Еф. уд (рис.5 и 6). При больших подачах, величина Еф. уд становится сопоставимой с энергоемкостью вспашки лемешным плугом среднетяжелых почв - 50-70 кПа (кДж/м3) [5, c. 117]. Протекание зависимости удель ной энергоемкости от скорости движения агрегата для двух вариантов расположения рабочих органов отличаются темпом их нарастания, причем в варианте с предваритель ным рыхлением он более медленный. В обоих вариантах имеет место существенное влияние величины подачи на нож на удельную энергоемкость, особенно, в области ма лых значений S.
Следует иметь в виду, что коэффициент полноты рыхления, определяющий энергоемкость фрезерования, не может задаваться произвольно. Он определяется пу тём решения уравнений силового и энергетического баланса, при заданном удельном линейном сопротивлении культиваторных лап kл l. уд = kл (ал ) (Н/м), где ал = knpаф - глу бина установки лап. Функциональная зависимость зачастую представляется в линейном виде - kл (ал ) = kл. уд aл, где kл.уд - удельное сопротивление лап (Па) Ширина захвата фрезы входит в уравнения её математической модели в качестве постоянного множителя. Поэтому некоторые силовые и энергетические показатели удобно использовать в виде удельных величин, отнесенных к 1 м ширины захвата ро тора.
Выталкивающее усилие ротора также может достигать достаточно больших зна чений (рис. 8), что способствует уменьшению затрат энергии на качение агрегата.
Одним из основных параметров проектируемого агрегата является потребная мощность двигателя. Применение ротационных движителей позволяет, как видно из рисунка 9, создавать агрегаты большой единичной мощности в малых габаритах.
Большое значение имеет правильный выбор круга выполняемых операций, которые мо гут значительно отличаться по величине подачи на нож S (например, работа в режиме вспашки и фрезерования), оказывающей доминирующее влияние на величину потреб ной мощности двигателя.
Значение линейного коэффициента сопротивления почвы kp принято в середине интервала рекомендуемых значений - 5Е7 кН/м [10, c.110].
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Eф.уд, кДж/м 0, 0, 0, 0, При S, м:
vп, м/с Рис. 6. Зависимость удельной энергоемкости фрезерования почвы от величины подачи на нож и поступательной скорости агрегата.
Рис. 7. Зависимость удельной толкающей силы ротора от величины подачи на нож и поступательной скорости агрегата.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Рис. 8. Зависимость удельного выталкивающего усилия ротора от величины подачи на нож и поступательной скорости агрегата Удельная энергоёмкость фрезерования почвы Eф. уд (отнесенная к 1 м3 обраба тываемого материала) является важным, но недостаточным критерием оценки энерго потребления. Ограниченность применения этого показателя обусловлена тем, что раз личные агрегаты проводят обработку почвы на разную глубину. В одном агрегате, на пример, фрезерном, рыхлящие лапы и ротор устанавливаются на разные глубины обработки, определяемые коэффициентом полноты рыхления. В этом случае возникает необходимость при определении энергоемкости процессов в технологической части агрегата Етех. уд, включающей активные и пассивные рабочие органы, введение эквива лентной (приведенной) глубины обработки.
Показателем энергоемкости выполнения основного технологического процесса можно считать расход топлива, отнесенный к чистой (теоретической) производитель ности (рис. 10) Gт q0 = (кг/га), (29) W где Gт = geдPe - часовой расход топлива (кг/ч);
geд - удельный расход топлива (кг/кВт ч), соответствующий допустимому коэффициенту использования мощности двигателя;
W0 = 0,36bфv - чистая производительность агрегата (га/ч).
Известно, что классификация почв по трудности механической обработки по строена по величине удельного сопротивления при вспашке лемешными плугами ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
kлп. уд [5, c. 117]. Применительно к ротационным машинам влияние линейного удельно го коэффициента сопротивления почвы kp на потребную величину мощности показано на (рис. 10). Как и ранее, расчеты проводились для двух вариантов расположения пас сивных рабочих органов относительно ротора. Приняты следующие значения исход ных данных: поступательная скорость v = 1,5 м/с. подача на нож S = 0,25 м, глубина обработки 0,3 м. Удельное сопротивления культиваторных лап принято пропорцио нальным kp.
Рис. 9. Зависимость потребной удельной мощности двигателя фрезоагрегата от величины подачи на нож и скорости агрегата При постоянной скорости v величина удельного расхода топлива q0 пропор циональна потребной удельной мощности двигателя (на метр ширины захвата ротора):
geд (Pe / bф ) q0 =. (30) 0,36v Производительность агрегата в час сменного времени Wсм и погектарный расход топлива q определяются по формулам:
Wсм = W0см ;
(31) Q0T0 + QповТпов + QперТ + QостТост пер q =, (32) Wсм где Q0,T0;
Qпов,Тпов;
Qпер,Т ;
Qост,Тост - расход топлива и затраты времени в пер час в течение смены, соответственно на основной работе, на поворотах, переездах и на остановках агрегата.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Методики расчета составляющих времени смены и коэффициента использова ния времени смены см с достаточной полнотой приведены в литературе [12] и здесь не рассматриваются.
Обобщающим показателем энергоемкости процессов, учитывающим количество энергии, переносимой массой агрегата на единицу работы могут служить энергетиче ские затраты Е (МДж/га) при выполнении технологического процесса на единицу площади [13]:
Еж + Ет + Ем, (33) Е = Еп + Wсм где Еп - прямые затраты энергии, выраженные расходом топлива, МДж/га;
Еж - энергетические затраты живого труда МДж/ч;
Ем Ет - энергоемкость соответственно машин и энергетических средств, МДж/ч.
Рис. 10. Влияние величины подачи на нож и поступательной скорости фрезо агрегата на расход топлива, отнесенный к чистой производительности ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Рис. 11. Зависимость потребной удельной мощности двигателя фрезоагрегата от коэффициента линейного удельного сопротивления почвы.
Прямые затраты энергии определяются по формуле:
(34) Еп = q (т + fт ), где q - погектарный расход топлива, кг/га;
т - теплосодержание топлива, МДж/кг;
fm - коэффициент, учитывающий затраты энергии на производство топлива, МДж/кг (для дизельного топлива m + fm = 42,7 + 10 = 52,7 МДж/кг).
Энергоемкость, приходящаяся на 1ч работы трактора, составляет:
mp M am атк + атт m, (35) Ет = + 100 Тнт Т зт где M и mp - масса энергетического средства и его энергетический эквива m лент (для тракторов mp = 120 МДж/кг);
ат,атк, атт - отчисления на реновацию, капи тальный и текущий ремонты энергомашины, %;
Т и Т - нормативная и годовая за нт зт грузка энергомашины.
Аналогичным образом определяется величина Ем для сельхозмашин ( = 104 МДж/кг).
м Разработанная теория МТА с совмещением функций рабочей машины и движи телей позволяет провести сравнительный анализ энергоёмкости почвообрабатывающих агрегатов различных типов в конкретных условиях эксплуатации.
Проведем сравнение показателей пахотных агрегатов на базе колесного трактора класса 2 типа Беларус 1221, имеющего массу 5200 кг.
Технологической частью традиционного пахотного агрегата служит трехкорпус ный лемешный плуг массой 500 кг и шириной захвата 1,05 м. Удельное сопротивление ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
лемешного плуга принято равным 65 кПа, что приближается к верхней границе значе ний тягового сопротивления для среднетяжелых почв [5]. По условиям агротехники скорость движения агрегата с лемешным плугом принята равной 2,6 м/с (9,4 км/ч).
Возможное ухудшение показателей агрегата вследствие движения правым бортом в бо розде не учитывается.
Предлагаемый агрегат с фрезерным плугом - движителем на базе трактора со съёмным задним мостом (рис. 12) состоит из энергетической части массой М - М, т з.м и технологической части, массой М. Масса заднего моста с колесами составляет м М = 1300 кг, из них на шины приходится Мш = 250 кг. Удельную (отнесенную к 1 м зм ширины захвата ротора) массу фрезоплуга, по аналогии с ротационным плугом ПР - 2,7 [5, c. 149], примем равной М / bф = 650 кг/м..
м Рис. 12. Схема фрезоагрегата:
1 - технологические колеса;
2 - ротационная машина - движитель Для снижения энергоемкости процесса фрезерования впереди ротора установле ны рыхлящие лапы6. В табл. 1 приведен мощностной баланс агрегатов с двигателями мощностью 86,6 кВт, при равном их коэффициенте загрузки и ширине захвата ротора bф = 1,97 м.
Корректное сравнение фрезерного агрегата с расположением пассивных рабочих органов сзади ротора возможно только с совокупностью заменяющих его однооперационных агрегатов. Этот вопрос здесь не рассматривается,так как требует отдельного изложения.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Таблица 1.
Обозна- Агрегат Агрегат Составляющие баланса мощности, кВт чение с ЛП с ФП Привод активных рабочих органов - 58, Pф Привод пассивных рабочих органов 51,2 12, Рпас Привод технологической части агрегата 51,2 71, Ртех (Ртех = Рпас + Рф ) Мощность на качение агрегата 13,5 6, Pf Потери мощности на буксование движи- P 10,9 - телей трактора Из таблицы следует, что мощность, затрачиваемая на качение агрегата с лемеш ным плугом, в два раза выше по сравнению с фрезерным агрегатом. Это обусловлено снижением силы сопротивления качению за счет выталкивающей силы ротора.
При вычислении энергетического эквивалента силовой машины в агрегате с фрезоплугом (ФП) * следует учитывать, что энергетический эквивалент шин тр ( ш = 350МДж/кг) значительно выше соответствующей величины для трактора в це лом.
Величина * может быть вычислена с помощью соотношения:
тр (36) трМ = * (М - M ) + шМ.
тр тр тр ш.з ш.з Сравнение эксплуатационноЦтехнологических и энергетических показателей агрегатов приведено в табл. 2.
Удельная энергоёмкость непосредственно обработки почвы (т.е. технологиче ской части) фрезерного агрегата существенно выше по сравнению с традиционным.
Однако из-за отсутствия потерь на буксование и существенно меньшие затраты мощно сти на качение, уже на уровне выполнения основного технологического процесса, удельный расход топлива на гектар q0 фрезерного агрегата ниже агрегата с лемешным плугом.
Коэффициент использования времени смены см агрегата с лемешным плугом ниже по сравнению с аналогичным показателем фрезерного агрегата. Это объясняется необходимостью применения для агрегатов с лемешным плугом загонного способа движения, непроизводительные затраты времени которого больше, чем у челночного способа движения, применяемого для фрезерных агрегатов [12]. В результате разрыв между агрегатами в погектарном расходе топлива еще более увеличивается.
Соотношение полных удельных энергетических затрат агрегатов Е, несколько меньше соотношения погектарных расходов топлива и составляет 0,9. Это связано с тем, что энергоемкость на 1 ч работы фрезерного агрегата (энергосредство плюс сель хозмашина) выше аналогичного показателя агрегата с лемешным плугом.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Таблица 2.
Обозна- Агрегат Агрегат Наименование показателей чение с ЛП с ФП Ширина захвата, м b 1,05 1, Скорость движения, м/с v 2,6 1, Коэффициент использования времени 0,69 0, см смены Сменная производительность, га/ч 0,678 0, Wсм Удельная энергоемкость фрезерования - 65, Еф.уд почвы, КДж/м Удельная энергоемкость процессов тех- Етех. уд 65,0 80, нологической части агрегата, КДж/м Расход топлива, отнесенный к чистой 20,3 18, q производительности, кг/га q Погектарный расход топлива, кг/га 26,4 22, Энергоёмкость, приходящаяся на 1 ч ра- Ет 136,8 96, боты силовой машины, МДж/ч Энергоёмкость, приходящаяся на 1 ч ра- Ем 65,6 170, боты сельхозмашины, МДж/ч Полные удельные затраты энергии на 1692 Е рыхление почвы, МДж/га Проведенные расчёты показывают, что общие удельные энергетические затраты почвообрабатывающих агрегата за счёт совмещения функций рабочей машины и дви жителей в заданных условиях могут быть уменьшены на 10%.
Рассматриваемое направление совмещения функций активного рабочего органа и движителя при безусловном обеспечении требований агротехники позволит в той или иной степени удовлетворить следующие требования концепции Конструирование для экологии[1]:
- снизить расход потребляемых в жизненном цикле материалов, топлива и энер гии - вследствие уменьшения общей массы агрегата.
- выбрать экологически безопасные материалы - уменьшение массы истираемой резины шин.
- уменьшить количество энергии, переносимой на единицу работы (продукции) за счет снижения массы агрегата.
- снизить вредное воздействие на окружающую среду в процессе эксплуатации, уменьшить расход топлива и смазочных материалов вследствие более высокого кпд движителя и трансмиссии.
- повысить надежность за счет упрощения ходовой системы, уменьшения затрат на ее эксплуатацию.
ЛИТЕРАТУРА 1. Ксеневич И.П. О движении информации, энергии и массы в жизненном цик ле артефактов. Критерий устранения избыточности. - Приводная техника, № 4, 2004, с.2-11, № 5, с.2-11.
2. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система-почва-урожай.
- М.: Агропромиздат, 1985. -304с.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
3. Медведев В.И. Энергетика машинных агрегатов с рабочими органами движителями. - Чебоксары: Чувашское книжное изд-во, 1972. - 180с.
4. Ксеневич И.П. Стратегия развития сельскохозяйственных тракторов: Про блемы теории и прикладной механики. - Приводная техника, № 6, 2003, с.2-14.
5. Машиностроение. Энциклопедия. Том IV-16. Сельскохозяйственные маши ны и оборудование / Под ред. И.П.Ксеневича, 1998. -720с.
6. Чудаков Д.А. Основы теории трактора и автомобиля. - М.: Колос, 1972. - 384с.
7. Далин А.Д., Павлов П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землерой ные машины. - М.: Машгиз, 1950. -258с.
8. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. - М.: Машиностроение, 1977. -388с.
9. Ротационные почвообрабатывющие машины/Яцук Е.П., Панов И.М., Мар ченко О.С. и др. - М.: Машиностроение, 1971.-254 с..
10. Матяшин Ю.И., Гринчук Н.И., Егоров Г.М. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин. - М.: Агропромиздат, 1988. -176с.
11. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Часть I. - М.: Колос, 1973.-660 с.
12. Соловейчик А.Г. Сменная производительность машинно-тракторных агрега тов и факторы на нее влияющие. Труды ВИМ, Т.67. - М.: 1975. с.3-28.
13. Методика энергетического анализа в сельскохозяйственном производстве. - М.: ЦОПКБ ВИМ, 1995. - 96 с.
Получено 25.02.2005.
I.P.Ksenevich, DSc (Eng), professor, academician of RAAS, A.A. Solovejchick All-Russia Research Institute for Mechanization of Agriculture (VIM), Moscow, Russia N.M.Orlov, Cand. Sc.(Eng), All-Russia Research Institute for Farm Machinery Building (VISKHOM), Moscow, Russia V.G.Shevtsov, Cand. Sc.(Eng) All-Russia Research Institute for Mechanization of Agriculture (VIM), Moscow, Russia AN INTRODUCTION TO THE THEORY OF MOBILE TRACTOR/IMPLEMENT SYSTEMS WHERE THE FUNCTIONS OF A WORKING ELEMENT AND A PROPULSION DEVICE ARE COMBINED Summary The paper deals with the fundamentals of designing tractor/implement systems with powered tools, which also perform the propulsive function, as a way to energy saving and en vironmental safety of crop growing. Based on the kinematical analysis and the study of force and energy balance of the rototiller rotor, with due account for the thesis substantiated by A.D.Dolinny, V.I.Medvedev, and I.M.Panov, a pioneer mathematical model of a rototiller equipped with additional passive tools was formulated.
The created mathematical software has allowed analyzing the dependences of such specific rototiller features as power intensity of rotary soil tillage, rotorТs pushing (propulsive) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
and buoyant force, required power of the tractor/implement systemТs engine, and fuel con sumption (related to net productivity) on the depth of cut and traveling speed of the unit.
On the worked out theoretical basis of the tractor/implement system, where the func tions of a working element and a propulsion device are combined, a comparative analysis of power consumption was performed for soil tillage with various tractor/implement systems: a plowing unit with a share plow and a rototiller unit, consisting of a wheel tractor, the rear axle of which is replaced by the rotor tool with extra passive rippers and technological wheels.
The calculations demonstrate 10% reduction of overall specific power consumption by a soil-tilling unit owing to the combination of functions of a working tool and a propulsion device under specified conditions.
The combining of the functions of a powered working element and a propulsion de vice under consideration shows promise from the standpoint of ever-increasing application of CALS-technologies (continuous information support of the product life-cycle) since it allows - to reduce the life-cycle consumption of materials, fuel and power owing to the lower over-all weight of the tilling tractor/implement system - to choose environmentally safe materials - lowering the amount of tire wearing rubber - to reduce the power per work unit owing to the lower weight of the tilling trac tor/implement system - to reduce the negative impact on environment during the unit operation, the fuel and oils consumption owing to the higher transmission and propulsion device performance - to increase reliability owing to the simpler design of the running system and lower operational costs The paper has 12 drawings and a list of 13 references.
В.А. Рогалев1, В.Н. Денисов Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ), Санкт-Петербург Санкт-Петрбургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН (СПб НИЦЭБ РАН), Санкт-Петербург СВЯЗЬ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА С ЭКОЛОГИЕЙ И ЕЕ ОТОБРАЖЕНИЕ В ПЛАНАХ РАБОТ МАНЭБ В докладе представлен перечень работ Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ) в области повышения экологической безо пасности объектов агропромышленного комплекса.
По результатам деятельности МАНЭБ совместно с Администрацией Санкт Петербурга и Ленинградской области формируется поэтапная региональная Программа по повышению экологической безопасности автотранспортного комплекса.
Специалисты МАНЭБ проводят исследования по разработке систем кондицио нирования воздуха в помещениях, повышению эффективности очистки загрязненных сточных вод в агропромышленном секторе и совершенствованию способов хранения сельскохозяйственной продукции, в частности, картофеля, с использованием озоновых технологий.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Анализ жизненного цикла продукции сельского хозяйства, особенно, растение водства, свидетельствует о негативном воздействии на биологические ресурсы окру жающей среды (плодородие почв, атмосферный воздух, вода) объектов автотранспорт ного комплекса (АТК), снижающем ее качество как на стадии производства, так и по требления. При этом основными факторами, определяющими общий неблагополучный экологический фон получения сельхозпродукции, являются:
Х использование мобильной техники, оснащенной двигателями внутреннего сгорания (ДВС), работающими на жидком углеводородном топливе, и связанные с этим выбросы в атмосферу загрязняющих веществ с отработавшими газами, содержащими токсичные и канцерогенные ингредиенты;
Х загрязнение почвенного слоя в результате утечки горюче-смазочных мате риалов;
Х образующиеся жидкие и твердые отходы, приводящие к необратимым про цессам в биосфере и опасные не только для окружающей среды, но и для человека, отрицательно влияющие на его здоровье.
Оценке воздействия объектов АТК на окружающую среду, защите атмосферного воздуха и водных ресурсов при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог, совершенствованию системы обращения с отходами автотранспортных средств в Севе ро-Западном регионе посвящен целый ряд исследований, выполненных с непосредст венным участием специалистов нашей Академии за последние несколько лет [1]. Ре зультаты этих и других разработок регулярно обсуждаются на российских и междуна родных конференциях и семинарах. По инициативе МАНЭБ в Санкт-Петербурге были проведены две и готовится третья Международная конференция, посвященная пробле ме обеспечения экологически безопасного функционирования автомобильного транс порта в России с учетом передового опыта стран Европейского Союза [2]. Результатом этой работы послужило принятие на Второй международной конференции (апрель 2004 г.) решения о необходимости создания региональной поэтапной программы по повышению экологической безопасности АТК. Базовые разделы этой Программы сформулированы следующим образом:
- широкое внедрение результатов работ по снижению экологической опасности существующих двигателей автотранспортных средств, использующих нефтяные и син тетические углеводородные топлива;
- поэтапная замена нефтяных топлив на сжиженный природный газ (СПГ) как наиболее чистого из углеводородных топлив, с обязательным созданием необходимой криогенной инфраструктуры в транспортном комплексе региона;
- перспективные разработки по подготовке к переходу на водородную энергети ку, которые через 15 - 20 лет должны будут обеспечить сохранение темпов хозяйст венно-экономического развития нашей страны за счёт перехода вместе с ведущими странами мира на абсолютно экологически чистое водородное топливо, предполагаю щего замену ДВС двигателями, оборудованными электрохимическим генератором;
- модернизация дорожного хозяйства и реализация планов строительства дорог и мостов в регионе;
- создание управляющей системы обращения и утилизации отходов АТК, спо собной обеспечить их селективную и безопасную переработку, а также их вторичное использование в производственно-хозяйственной сфере;
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
- совершенствование современной нормативно-правовой базы и системы нало гообложения и платежей за загрязнение ОС, стимулирующих перевод деятельности АТК на экологически приемлемые технологии.
В настоящее время МАНЭБ осуществляет работы по реализации этого решения совместно с Администрациями Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
Значительное внимание в своей деятельности МАНЭБ уделяет решению вопро сов ресурсо-, энергосбережения в различных отраслях экономики, в том числе, в агро промышленном секторе. Эта проблема, впрочем, имеет непосредственное отношение к вопросам экологичности мобильной техники, применяемой в сельскохозяйственном комплексе. Известно, что, к сожалению, более чем за 80 лет технического прогресса мы научились экономить при одинаковой производительности тракторов лишь 25% удель ного (на один га) расхода топлива. Вектор совершенствования мобильной, прежде все го, тракторной техники, должен быть увязан с использованием более совершенных, в том числе по экологическим характеристикам, видов топлива.
В настоящее время требования внутреннего российского рынка все больше уже сточаются и приближаются к международным. В мировом рынке технологий наблюда ется очень плотная конкуренция: из каждых 100 идей разрабатываются 2, из каждых 100 разработанных и запатентованных идей до товара доходят 5, из каждых 100 новых товаров рынок принимает 10. В мировой практике известно, что американские техноло гии традиционно отличаются трудосбережением, европейские - энерго- и материалос бережением, а японские характеризуются всем спектром ресурсосбережения. Но в по следние годы во всех экономически развитых странах наблюдается тенденция к опти мизации ресурсопотребления по всему комплексу экономических ресурсов.
Решение проблем ресурсо-, энергосбережения, функционирования отечествен ных агропромышленных предприятий и развития экономики России в целом тесно свя зано с необходимостью разработки и применения современных технологий, ориентиро ванных на достижение параметров рационального ресурсопотребления и ресурсосбе режения, жестко увязанных с требованиями экологической и производственной безопасности.
Разработке и внедрению ресурсо-, энергосберегающих, экологически чистых и безопасных технологий, обеспечивающих функционирование и безопасность как ос новных технологических, так и вспомогательных процессов на предприятиях ряда от раслей, к числу которых относятся предприятия агропромышленного комплекса, по священы многие работы МАНЭБ, обобщенные в книге [3].
В основу этих разработок положены результаты изучения тепловых процессов в газовых, жидких и твердых средах, позволивших установить зависимости интенсивно сти теплопередачи от физических параметров фазового состояния сред. Интенсифика ция теплообмена сред при фазовых переходах пар - вода - лед усиливается в 3-5 раз и сопровождается аккумулированием ими отдачей теплоты в форме скрытой теплоты фа зового перехода, во много раз (в 3-10) повышающей эксергетический потенциал энер гоносителя (воздуха, воды, твердого вещества).
Использование эффекта скрытой теплоты фазовых переходов воды позволяет конструировать оригинальные аппараты и технические системы эффективного охлаж дения жидких и газообразных сред, обеспечивающие безопасность технологических процессов и улучшение условий труда обслуживающего персонала. Их отличительны ми признаками являются техническая простота исполнения, возможность использова ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
ния низкопотенциальных ресурсов теплоты и холода (диапазон от минус 30 до плюс 30 0С), интенсивность протекания процессов тепло-, массообмена, экологическая безо пасность систем и энергоносителей (основной носитель энергии - вода). В частности, обоснованы параметры автономного малогабаритного воздухоохладительного агрегата ударно-пенного типа для регионов с сухим жарким климатом и ограниченными водны ми ресурсами. Принцип действия аппарата заключается в адиабатическом охлаждении воздуха в пенном водовоздушном слое. Эксплуатационная проверка в жаркий период года на нескольких производственных объектах Среднеазиатского региона доказала высокую эффективность работы автономного агрегата пенного типа, которая вырази лась в значительном понижении температурного потенциала воздуха на выходе из ап парата на 13,3 (17,3) 0С, его высокой холодопроизводительности (до 10 кВт) при расхо де воздуха 1,5 (2,0) тыс. м3/ч и степени очистки его от пыли до 96%.
Специалисты МАНЭБ проводят также исследования, направленные на повыше ние эффективности очистки загрязненных сточных вод в агропромышленном секторе и совершенствование способов хранения сельскохозяйственной продукции, в частности, картофеля, с использованием озоновых технологий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В докладе нашел отражение достаточно широкий тематический спектр деятель ности Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы, включающий разработку организационных, конструкторско-технических и экотехноло гических мероприятий, направленных на повышение экологической безопасности авто транспортного комплекса, комплекс работ по ресурсоэнергосбережению, повышению эффективности очистки загрязненных сточных вод в агропромышленном секторе и со вершенствованию способов хранения сельскохозяйственной продукции, в частности, с использованием озоновых технологий. Указанные направления работ свидетельствуют о целесообразности расширения научных и деловых контактов на отечественном меж отраслевом уровне и сотрудничества с зарубежными партнерами.
ЛИТЕРАТУРА 1. Денисов В.Н., Рогалев В.А. Проблемы экологизации автомобильного транс порта. Изд. 2-ое, испр. и доп. - СПб: МАНЭБ, 2005. - 312 с.
2. Экологизация автомобильного транспорта: передовой опыт России и стран Европейского Союза: Сборник трудов II Всероссийского научно-практического семи нара с международным участием. 7-9 апреля 2004 г., Санкт-Петербург / Под редакцией д.т.н. В.Н.Денисова. - МАНЭБ, СПб, 2004. - 160 с.
3. Мерчанский В.Д., Рогалев В.А., Шувалов Ю.В., Денисов В.Н.
Ресурсосберегающие аппараты и системы. - СПб: МАНЭБ, 1999. - 413 с.
Получено 24.02.2005.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Rogalev V.A.
International Academy of Ecology, Human and Nature Protection Sciences Denisov V.N.
Saint-Petersburg Research Centre of Ecological Safety of Russian Academy of Sciences, St-Petersburg, Russia AGROINDUSTRIAL COMPLEX AND ECOLOGY: RESEARCH PLANS OF INTERNATIONAL ACADEMY OF ECOLOGY, HUMAN AND NATURE PROTECTION SCIENCES Summary The paper presents a number of activities of International Academy of Ecology, Hu man and Nature Protection Sciences aimed at raising the environmental safety of agriculture.
Lately the experts of the academy have performed a number of relevant investigations, namely:
- estimation of environmental impact of motor transport - protection of atmospheric air and water resources in highways designing, construc tion and exploitation;
- improvement of the system of motor vehicles waste management in the North West Region of Russia;
- and many others.
Two conferences devoted to the problems of ecological safety of motor transport com plex were organized by the initiative of the Academy. III International Conference УEcologi cal safety of motor transport: advanced experience of Russia and the European UnionФ is scheduled for September 2005. Based on the results of these conferences, Regional Program for improving ecological safety of motor transport complex is being elaborated by the Acad emy in close cooperation with Administration of Saint-Petersburg and Leningrad Oblast.
Academy experts are also engaged in designing the indoor air conditioning systems;
improving efficiency of waste water cleaning in agro-industrial sector and agri-products stor ing, particularly, potatoes, with the use of ozone-based technologies, and many others.
В. Ф. Федоренко, д-р техн. наук, профессор Директор ФГНУ Росинформагротех ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ МАШИННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АПК Мониторинг информационных ресурсов (ИР) о состоянии машинно технологического обеспечения сельскохозяйственного производства России свидетель ствует о том, что возможности расширенного воспроизводства в отрасли продолжают ухудшаться. Распределение доходов от производства, переработки и реализации сель скохозяйственной продукции происходит без учета фактических затрат, например, по зерну и продовольствию из него они находятся в соотношении: 20% - доля товаропро изводителя зерна, 30% - переработки и 50% - торговли.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Вследствие этого рентабельность отрасли с учетом субсидий из бюджетов всех уровней в 2004 г. составила только 5-6%, обеспеченность техникой сельхозпредприя тий снизилась еще на 2-3%, а доля техники, находящейся за пределами нормативных сроков амортизации в машинно-тракторном парке предприятий, повысилась с 60% в 2003 году до 80% в 2004 году.
Сложившееся положение во многом обусловлено не достоверным, а зачастую тенденциозным, предвзятым информационным обеспечением общественности и руко водства страны о положении дел на селе. Отсутствием в средствах информации глубо кого анализа причин приведших к этому, слабое освещение рациональных, экономиче ски и технически обоснованных механизмов вывода отрасли из системного кризиса.
На заседании Президиума Государственного совета Российской Федерации О роли современных технологий в устойчивом развитии агропромышленного комплекса Российской Федерации, которое состоялось в Саратове 30 сентября 2004 г. Президен том Российской Федерации дан ряд поручений:
Правительству Российской Федерации разработать и реализовать комплекс мер, направленных на экономическое стимулирование хозяйствующих субъектов, приобре тающих новые машины и оборудование для внедрения современных технологий, сред ства химизации, семена высших репродукций;
рассмотреть вопрос о стимулировании широкомасштабного внедрения со временных технологий в агропромышленном комплексе, в том числе: выпуска совре менных конкурентоспособных отечественных машин и оборудования для технического перевооружения сельскохозяйственного производства;
перевода сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо.
Правительству Российской Федерации совместно с Россельскохозакадемией разработать и представить предложения по развитию научных исследований в области современных технологий, введению курса обучения современным технологиям в выс ших сельскохозяйственных учебных заведениях, распространению практического опы та по внедрению современных технологий в сельскохозяйственное производство.
Руководителям органов государственной власти субъектов Российской Федера ции рекомендовано разработать и принять комплекс мер по внедрению и развитию со временных технологий агропромышленного комплекса.
Все это направленно на обеспечение продовольственной безопасности (ПБ) страны. Мировой опыт показывает, что для обеспечения ПБ требуется как минимум создание и постоянное поддержание такого продовольственного самообеспечения, ко торое гарантирует способность выживания населения без ущерба здоровью. Угроза ПБ усиливается при спаде производства, росте безработицы, невыплатах заработной пла ты, росте кредиторской задолженности предприятий, срывах в топливно энергетическом снабжении и усугубляется отсутствием оперативного и достоверного информационного обеспечения.
В этой связи сельское хозяйство рассматривается не только как отрасль, обеспе чивающая страну продуктами питания и промышленность сырьем, но и как основной заказчик и потребитель промышленной продукции, формирующий в конечном счете прибыль в различных отраслях экономики. На предприятиях, работающих на село, как правило, уровень рентабельности значительно выше, чем в сельском хозяйстве. При устойчивом состоянии экономики один крестьянин обеспечивает работой семь-восемь рабочих других отраслей и зарплатой значительно более высокой, чем в сельском хо зяйстве. Именно высокий уровень развития сельскохозяйственного производства, его платежеспособность, возможность и необходимость приобретать и поглощать матери ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
ально-технические ресурсы (технику, запчасти, средства химизации, энергоресурсы и т.д.), являющиеся продукцией десятков отраслей, определяет устойчивое развитие всей экономики.
Поэтому требуется совершенствование информационного обеспечения, власт ных структур и агробизнеса и прежде всего, рациональное использование имеющихся сил и средств с максимальной отдачей, учетом особенностей использования ИР в агро промышленном комплексе:
1. Меняющаяся тематика. Аграрному бизнесу нужна специализированная ин формация в областях, которые актуальны для данного предприятия именно сейчас.
Приоритеты этих областей могут быстро меняться, при этом предприятию необходимо ориентироваться в имеющихся источниках информации, иметь средства навигации в информационных ресурсах.
2. Многообразие источников (поставщиков) информации: издательства, инфор мационные агентства, порталы, интернет-магазины. Наряду с навигацией в информа ционных ресурсах, необходима навигация в имеющихся поставщиках.
3. Влияние инфраструктуры предприятия на технологию его информационного обеспечения. Функции и ответственность участников процесса информационного обес печения (конечный пользователь, администратор информационной службы, финансист) в сфере бизнеса определяются практической направленностью информационного обес печения. Другой особенностью является работа пользователей информации в разных отделах, зданиях и даже городах. Это требует отлаженных процедур администрирова ния и оплаты информации.
Анализ проведенный учеными ФГНУ Росинформагротех ИР формируемых и формирующих научно-технологическую информацию (НТИ) в сфере агропромышлен ного комплекса показывает, что они являются основой при принятии руководителями, учеными, специалистами решений по следующим вопросам машинно технологического обеспечения АПК:
- прогнозирование развития сельскохозяйственной науки и техники;
- экспертиза принимаемых инженерно-технических, экономических и организационных задач;
- комплексное информационное обслуживание на стадиях разработки, испы тания, выпуска и эксплуатации сельскохозяйственных машин и оборудования;
- маркетинг деятельности и мониторинг состояния АПК и др.
Все большее количество ИР поступает на рынок в электронной форма (в на стоящее время до 35%). Поэтому на первом месте выступает формирование открытого информационного пространства и организация доступа к ИР.
Как показывает мировой опыт, наиболее многочисленным и важным видом ста новятся базы данных (БД), причем в режиме онлайн.
Среди БД в АПК около 50 баз отечественной разработки (Инженерно техническое обеспечение АПК ФГНУ Росинформагротех, АГРОС ЦНСХБ, Про дукция предприятий оборонного комплекса (ВИМИ), Научно-технические разработ ки и производственный опыт Волгоградский ЦНТИ, Патенты России ИНИЦ, Стандарты ВНИИКИ и др.) и зарубежной разработки более 120 (CAB ABSTRACTS, AGRIS, AGRIGOLA, UMIOC DISSERTUTION Abstraits olatabose, OCLC, SCI и др.).
При этом ФГНУ Росинформагротех ведет 10БД, которые вмещают более 120 тыс. документов (рис. 1).
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Рис. 1. Базы данных ФГНУ Росинформагротех Мониторинг потребности в ИР - по различным структурам свидетельствует (рис. 2), что около половины пользователей - это информационно-консультационные службы (ИКО), третья часть - органы управления АПК различных уровней и около 20% - НИИ и ВУЗы.
При формировании и использовании ИР необходимо учитывать тенденции раз вития отрасли и предусматривать:
- увеличение доли создаваемых ИР на машинных носителях;
- приоритетность формируемых БД (особое внимание должно быть уделено фактографическим, полнотекстовым базам, экспертным системам);
- обеспечение доступа к имеющимся и создаваемым БД через Интернет и по лучение возможности онлайнового заказа первоисточников в виде копий (электронных или бумажных).
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
8% 10,5% 36% 18,5% 27% Проектные ИН институты, коммерческие структуры, частные лица Разработчики и изготовиели с.-х. техники и оборудования ВУЗы, техникумы, колледжи, ИПКК Органы управления АПК субъектов РФ Сельскохозяйственные кооперативы, колхозы, совхозы Рис. 2. Структура запросов по организациям По отраслевой направленности запросы по ИР распределяются следующим об разом: механизация животноводства Ч 8,4%, растениеводства Ч 10,8, технический сервис 5,4%, остальное - общеотраслевые, экономические и другие вопросы (рис. 3).
49% 34,5% 8,5% 8% Общеотраслевые Механизация Переработка с.-х. Экономика вопросы сельского продукции хозяйства Рис. 3. Структура запросов по тематике ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Оценка специалистами института ИР машинно-технологического обеспечения сельского хозяйства показывает, что в этой сфере значительное место продолжают за нимать система изданий: каталоги составляют 53,8%, справочники, сборники Ч 20,1, библиотечки фермера и консультанта, брошюры Ч 13,7, аналитические обзоры Ч 6,5, ОСТы и другие материалы 5,9% (рис. 4).
Среди последних изданий восьмитомный каталог регионального машинострое ния. Более 8 лет издается журнал Техника и оборудование для села и Информаци онный бюллетень Минсельхоза России. С 2001 г. на основе документальной базы дан ных института совместно с ЦНСХБ издает РЖ Инженерно-техническое обеспечение АПК.
С целью информационного обеспечения инновационных процессов, ускорения ос воения инноваций на предприятиях и в организациях АПК новые разработки (нормативы, методики, рекомендации) доводятся до товаропроизводителей через план изданий норма тивно-методической и научно-технической литературы, содержащий ежегодно 140- наименований объемом 1,5-2 тыс. уч.-изд. л.
В последнее время большое внимание уделяется распространению передового опыта в области создания, производства, использования и обслуживания машин и обо рудования для сельскохозяйственного производства. Изданы брошюры об опыте ре конструкции животноводческих ферм по производству молока в Московской области, организации вторичного рынка сельскохозяйственной техники, работы машинно технологических станций и ремонтно-технических предприятий и др. Планируется из дание опыта Ленинградской области по заготовке кормов и другим вопросам. В 2004 г.
более 30 материалов о передовом опыте опубликовано в журнале Техника и оборудо вание для села. Разработан и введен в действие ОСТ 10 1.9-2001 Порядок ведения федерального технического регистра средств производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Рис. 4. Информационные издания ФГНУ Росинформагротех Важное место в научно-информационном обеспечении занимает информацион но-аналитический мониторинг научно-технического прогресса. За 2000-2004 гг. подго товлено и направлено 2000 абонентам в Минсельхоз России, Россельхоз, региональные информационно-консультационные службы, Россельхозакадемию, научно исследовательские институты, вузы, ассоциации экономического взаимодействия и фе деральные округа более 1000 аналитических справок и информационных сообщений (рис. 5), в которых рассматриваются организационные формы работы предприятий АПК;
дается анализ технических параметров отечественных машин и оборудования в сравнении с зарубежными;
приводятся результаты сравнительных испытаний;
передо вой опыт по использованию сельскохозяйственной техники, диверсификации предпри ятий;
ресурсосберегающие технологии производства продукции растениеводства и жи вотноводства.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
6,9% 0,7% 1,4% 4,9% 47,9% 5,6% 6,9% 12,5% 13,2% Федеральные и региональные ИКС;
НИИ;
Минсельхоз России;
ВУЗы;
Межрегиональные ассациации экономического взаимодействия;
Федеральные округа;
РАСХН;
Федеральная служба по ветеренарному и фитосанитарному надзору;
Федеральное агентство по сельскому хозяйству Рис. 5. Информационно-аналитический мониторинг ИР структур управления АПК Для повышения эффективности информационного обеспечения институт при меняет новые информационные технологии:
Х создание печатной продукции с использованием автоматизированных баз и банков данных;
Х подготовка электронных справочников и полнотекстовых БД;
Х ведение документальной, фактографической, предметно-адресной БД, банков данных агротехнологий и графической информации.
При всем многообразии ИР действующая система информационного обеспече ния еще слабо взаимосвязана с агропромышленными структурами субъектов Россий ской Федерации.
Отсутствует электронная система доведения новых разработок непосредственно до сельхозтоваропроизводителей, нет прямой связи разработчиков с массой потребите лей научно-технической продукции, необходимой для внедрения новшеств в практику ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
хозяйствования. Отсутствует обратная связь между сельхозтоваропроизводителями и разработчиками проектов, обеспечивающая передачу результатов освоения последних и заказов на новые научно-технические разработки, необходимые производству.
Для решения указанных и других вопросов институт разрабатывает концепцию формирования и обеспечения ИР машинно-технологической сферы АПК, которая при повышение качества информационного обеспечения отрасли предусматривает реализа цию следующих мероприятий:
1. Проведение работ по более четкому определению категорий пользователей информационными ресурсами в целях дифференцирования содержания, направленно сти и объемов информационного обеспечения в соответствии с перечнем категорий пользователей.
2. Разработка принципов маркетинговой политики при информационном обес печении:
- определение видов ИР и услуг, которые необходимо предоставлять пользователям в рамках сотрудничества;
- определение состава и объемов льгот, предоставляемых различным катего риям пользователей (издания, БД сайта, информационные услуги и др.).
3. Анализ специальных информационных и технологических средств, направ ленных на определение тематической направленности пользователей и целесообразно сти подготовки тематических БД на оптических дисках.
4. Проработка технологического обеспечения по предоставлению бесплатного доступа через WEB-сайт к полнотекстовым БД и нормативно-методическим и другим материалам определенным категориям пользователей.
5. Анализ ценовой политики на выпускаемые издания на различных носителях.
Намеченные мероприятия позволят значительно укрепить информационную ба зу разработчиков новых технологий и техники, создать им условия для производства конкурентоспособной продукции и повысить эффективность экономики агропромыш ленного комплекса России.
Получено 20.05.2005.
V.F. Fedorenko, DSc (Eng), professor, Federal State Research Institution УRosinformagrotechФ, Moscow, Russia CREATION OF INFORMATION RESOURCES FOR ENGINEERING SUPPORT OF AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX Summary In this paper, the role of information support of agricultural production and the need for its further development is considered in the light of decisions made at the meeting of the State Council Presidium of the Russian Federation in September 2004. Specific features of information resources in agro-industrial complex are identified;
their current forms and con tent as well as the query structure by organizations and topics are analyzed. The databanks created in УRosinformagrotechФ, the latest editions and the new forms of information support of governmental and business institutions are presented. The future activities of the institute are outlined.
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
А.А. Соловейчик Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ВИМ), Москва ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РОТАЦИОННОЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ, СОВМЕЩАЮЩЕЙ ФУНКЦИИ ДВИЖИТЕЛЯ МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА Совмещение функций рабочей машины и движителя в мобильном почвообрабатывающем агрегате даёт ряд экологических и ресурсосберегающих преимуществ по сравнению с агрегатами традиционных схем [1].
Проведённый анализ показал, что в качестве рабочей машины-движителя целе сообразно использовать почвенную фрезу прямого вращения (по ходу агрегата) или ее разновидность - ротационный плуг, работающий с низкими окружными скоростями и большими подачами на нож (до 0,20Е0,25 м). Ротационные плуги менее интенсивно крошат и перемешивают почву, потребляя при этом значительно меньше энергии, чем собственно фрезы [2, с. 238].
Ротационная машина-движитель расположена на месте заднего съемного моста трактора, что обеспечивает также совмещение функций привода ходовой системы агре гата и активных рабочих органов.
Выбор параметров агрегата с фрезерным движителем (в дальнейшем фрезо агрегат ) будем проводить, исходя из критериев энергосбережения с учётом ограниче ний, накладываемых на выполнение технологического процесса.
Мощность Рф, затраченная на фрезерование почвы, равная мощности подведен ной к ротору Ро может быть определена через удельную энергоёмкость фрезерования Еуд.ф (Дж/м3):
Рф = Ро = афbфv Еуд.ф (1) Алгоритм вычисления удельной энергоёмкости (удельной работы) фрезерования с учётом геометрических и кинематических параметров ротора, схемы расположения пассивных рабочих органов, условий и режимов работы ротационной машины, приве дён в статье [1].
Для удобства анализа показателей агрегатов целесообразно ввести понятие удельной мощности (кВт/м), отнесенной к единице ширины захвата ротора. Примени тельно к величине Рф это будет удельная мощность фрезерования, определяемая как:
Рф.b = Рф / bф (2) Удельная номинальная мощность двигателя определятся по формуле [1]:
Pф.b Рн.b = (3) д н(kи.м - ) д где kи.м - допустимый коэффициент использования мощности двигателя;
н - нагрузочный кпд привода ротора, принимаемый постоянным;
- отнесённые к номинальной мощности потери холостого хода.
Номинальная поступательная скорость движения ротационных машин находит ся в узких пределах - 1,0Е2,0 м/с [4, с. 151]. Примем номинальную скорость фрезоаг регата в середине указанного интервала, т.е. vн = 1,5 м/с. Отметим, что в фундамен ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
тальных работах по теории ротационных машин [2, с.255;
6, с.160], значение поступа тельной скорости vп = 1,5 м/с принимается в качестве базовой.
Ширина захвата ротора может быть вычислена по формуле:
Рн bф =, (4) Рн.b (vн,...) где Рн - номинальная мощность двигателя, кВт.
Многоточие в формуле (4) означает зависимость удельной мощности Рн.b, от ря да других (кроме vн ) факторов - радиуса ротора R, взаимного расположения пассив ных рабочих органов относительно ротора и т.д.
Перейдём к анализу факторов, ограничивающих область допустимых значений параметров агрегата.
Скорость резания почвы vрез (абсолютная скорость режущей кромки ротацион ного ножа) является переменной по углу поворота радиуса ротора. При проведении энергетических расчетов, скорость резания можно считать соответствующей точке при ложения сил сопротивления почвы.
Экспериментальные исследования [2, с. 259] показали, что процесс отделения стружки при скорости резания до 5Е6 м/с во многом подобен процессу работы посту пательно движущегося рабочего органа. При скорости резания свыше 6 м/с происходит качественное изменение внешней картины деформации почвенной стружки. Это значе ние скорости резания обычно принимается предельно допустимым. Интересно отме тить, что вопреки общей тенденции повышения рабочих скоростей агрегатов, скорость резания современных фрез снизилась вдвое, по сравнению с машинами 30-50-х годов [7, с. 5].
Другим важным ограничением является гребнистость дна борозды. При работе ротационных машин на дне борозды остаются гребни, т.к. потери соседних циклоид концов ножей пересекаются на некоторой высоте hг от уровня нижних точек циклоид.
Агротехническими требованиями установлены предельно допустимые отклонения от заданной глубины обработки не более 2 см на вспашке и 1 см на культивации. В за висимости от глубины обработки допустимое значение высоты гребня рекомендуется определять по формуле hг.доп = 0,2аф [2, с.244].
При заданном числе ротационных ножей на одном диске (совокупность дисков расположенный на одной оси образуют ротор) между относительной высотой гребня h = hг / R и кинематическим коэффициентом имеется соотношение [1]:
/ n + arccos(1- h) = (n,h) =. (5) h(2 - h) Итак, задаваясь допустимым значением высоты гребня hг.доп можно найти зна чение соответствующее ему значением кинематического коэффициента.
Величина подачи на нож связана с кинематическим коэффициентом и количеством ножей n соотношением [2, с. 242] 2R S =. (6) n ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Значение д ограничивает величину кинематического коэффициента сверху, а соответствующее ему значение Sд - величину подачи на нож снизу.
Наиболее энергоёмким видами работ являются вспашки и предпосевная обра ботка почвы. В южных зерносеящих районах страны около 50% площадей озимых ко лосовых культур возделываются по пропашным предшественникам - кукурузе на зерно и силос, подсолнечнику и др. В зависимости от природно-климатических условий и со стояния почвы после пропашных предшественников: отвальная вспашка лемешными плугами с последующей разделкой дисковыми орудиями с катками (технология I) и мелкая безотвальная обработка дисковыми орудиями или плоскорезами (технология II) [3, с. 164].
Применение фрезоагрегатов предполагает использование в первой технологии ротационного плуга-движителя при глубине обработки 25 см. Возможен также вариант совмещения операций вспашки ротационным плугом, дискования и прикатывания.
Во второй технологии может быть использована почвенная фреза-движитель при глубине обработки 10 см и номинальной подаче на нож 0,1м. При этом основная и предпосевная обработки почвы выполняется за один проход с интенсивным крошением верхнего 10-ти сантиметрового слоя почвы и её рыхлением на глубину 16Е18 см стрельчатыми лапами.
Проведём анализ параметров ротационных машин-движителей мобильного агрегата для выполнения операций по приведённым выше технологиям.
Номинальные значения подачи на нож ротационного плуга и почвофрезы при нимаются равными, соответственно 0,25м и 0,1м. Глубина обработки для плуга и фре зы устанавливается, соответственно 25см и 10см. Радиус ротора плуга зададим рав ным 0,375 м, а фрезы 0,15 м. В дальнейшем приведено обоснование принятых значе ний.
Для обеспечения заданного значения номинальной подачи на нож количество ножей (на одном диске ротора) ротационного плуга может быть равным двум или трём (рис. 1, а). Вместе с тем безусловное предпочтение должно быть отдано варианту n = 3, т.к. при n = 2 допустимая подача на нож всё-таки не дотягивает до заданного значе ния (0,25м), из-за превышения предельной скорости резания (6 м/с). Решающим пре имуществом варианта с тремя ножами является уменьшение энергоёмкости фрезерова ния почвы. Например, при поступательной скорости агрегата vп = 1,5 м/с, снижение энергоёмкости составляет свыше 30% (рис. 2, а) Выбор количества ножей на диске ротора почвофрезы проводится аналогично приведенному выше. Из рисунков (1, б) и (2, б) видно, что количество ножей фрезы следует принять, так же как для плуга, равным трём. Выигрыш в снижении энергоём кости фрезерования при увеличении n с двух до трёх ещё более существенен, чем для плуга и составляет при скорости vп = 1,5 м/с, более 35% (рис. 2, б).
Вернёмся к вопросу выбора радиуса ротора ротационных машин. На основании упомянутого выше алгоритма проведены расчёты по определению влияния относи тельного радиуса r = R / аф на удельную энергоёмкость фрезерования почвы ротацион ного плуга и почвофрезы при глубине обработки соответственно 25 см и 10 см. Как видно из рисунка 3 при значениях относительного радиуса r = 0,70Е0,72 имеется чёт ко выраженный минимум удельной энергоёмкости фрезерования. На первый взгляд, это позволяет определить оптимальные значения величины R :
для плуга R=0,700,25=0,175 м для почвофрезы R=0,720,10=0,072 м. (7) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
а) б) Рис. 1 Зависимость скорости резания почвы от величины подачи на нож ( S ) и количества ножей ( n ) при поступательной скорости агрегата v = 1,5 м/с:
а) Ротационный плуг ( R = 0,375м, aф = 25 см);
б) Фреза ( R = 0,15м, aф = 10 см) - минимальная подача (по допустимой скорости резания почвы);
- допус тимая подача на нож (по высоте гребней на дне борозды);
- предельная подача на нож (по условию непрерывности обработки) ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
а) б) Рис.2. Влияние поступательной скорости агрегата ( vп ) и количества ножей ( n ) на удельную энергоемкость фрезерования почвы:
а) Ротационный плуг ( S = 0,25м, аф = 10 см);
б) Фреза ( R = 0,15м, aф = 10 см) при рыхлении почвы культиваторными лапами, расположенными впереди ротора;
без рыхления почвы впереди ротора ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
В энциклопедии Машиностроение [4, с. 147] и Справочнике конструктора сельхозмашин [5, с.127] соотношение между радиусом ротора и глубиной обработки рекомендуется брать в пределах r = R / аф = 0,56...0,67 < 1, (8) что несколько меньше, полученных выше значений (7).
Парадоксальность ситуации заключается в том, что характеристики всех без ис ключения машин, приведённых как в Энциклопедии [4, с. 144], изданной в 1998 году, так и в СправочникеЕ [5, с. 111], изданном в 1967 году, не удовлетворяют приве дённым там же рекомендуемым значениям радиусов ротора. Более того, опять же для всех машин, имеет место обратное соотношение R / аф > 1.
Имеющееся противоречие объясняется тем, что безусловный оптимум, опреде ляемый соотношением (7) и тем более (8), не удовлетворяет задаваемым значениям ве личины подачи на нож. Так, для ротационного плуга при лоптимальном радиусе рото ра R=0,175м, допустимая подача на нож, даже при минимальном количестве ножей п = 2, равна всего 0,16м (рис. 4, а), вместо заданного(требуемого) - 0,25м. Аналогично, почвофреза при лоптимальном радиусе ротора 0,072 м и минимальном количестве ножей п = 2, может работать с допустимой подачей на нож не более 0,075м, в то время как заданное значение составляет 0,1 м (рис. 4, б).
Еуд.ф, кДж/м 00.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1. r Рис. 3. Зависимость удельной энергоёмкости фрезерования почвы ( Еуд.ф ) от ве личины относительного радиуса ( r = R / aф ):
1 - ротационный плуг ( a = 25см, S = 0,25м);
2 - Фреза ( a = 10см, S = 0,10м).
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Таким образом, параметры рабочих машин- движителей следует принять сле дующими:
ротационный плуг - R = 0,375м и n = 3;
фреза - R = 0,15м и n = 3. (9) Толкающее усилие ротора Fx расходуется на преодоление силы сопротивления качению (самоперекатыванию) агрегата Ff и сил сопротивления пассивных (п) рабо чих органов, расположенных впереди (пп) и (или) сзади (пз) ротора:
Fx = Ff + Fxn = Ff + Fx.nn + Fх.пз = Fc (10) где Fc - сумма пассивных сил.
Как правило, Fx > Ff. Поэтому наличие пассивных рабочих органов обязательно для соблюдения баланса движущей силы Fx и сил сопротивления Fc.
Сила сопротивления качению агрегата Ff определяется по формуле:
(11) Ff = fcnkv (vп ) (Gаг - Fz ), где Gаг - вес агрегата;
fcn - коэффициент качения;
Fz - выталкивающая (вы глубляющая) сила ротора - вертикальная составляющая реакции почвы;
kv (vп ) - по правочный коэффициент влияния скорости движения на сопротивление качению.
На рисунке 5 приведены зависимости удельных (отнесённых к 1 м захвата рото ра) величин движущих сил Fx и сил сопротивления Fc в функции скорости агрегата vп.
Каждому значению величины vп, при заданной величине подачи S, соответст вует определённое значение номинальной мощности двигателя Pн, причём значению vн = 1,5м/с соответствует мощность Рн = 95,6 кВт (130 л.с.), которую имеет двигатель трактора Беларус-1221 в номинальном режиме ( вес трактора - Gтр = 52 кН).
Как видно из рисунка 5, а, в случае расположения пассивных рабочих органов сзади ротора плуга (пунктирные линии), мощность двигателя агрегата на базе трактора Беларус-1221 оказывается недостаточной для осуществления технологического про цесса - равновесная скорость агрегата достигается при значении большем 1,5 м/с, кото рое соответствует номинальной мощности этого трактора.
Если пассивные рабочие органы, например, культиваторные лапы, установить впереди ротора плуга, то энергоёмкость фрезерования, а, следовательно, и его движу щая сила уменьшатся (рисунок 5, а). Равновесное значение скорости, равной номиналь ной, достигается при заглублении лап на глубину 12 см, при их удельном сопротивле нии 4,45 кН/м и ширине захвата ротора (определённой по выражению (3)) равной bф = 2,16 м.
Рассмотрим ещё один вариант построения фрезоагрегата с ротационным плугом движителем. Допустим, по агротехническим условиям величина максимальной подачи на нож задана равной 0,2 м. Тогда, количество ножей, как видно из рисунка 1б, может быть принято равным пяти.
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.
Еуд.ф, кДж/м При При п ножей:
n, ножей:
Sтреб 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0. S, м а) Еуд.ф, кДж/м При п, ножей:
При п ножей:
Sтреб 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0. S, м б) Рис. 4. Допустимое и требуемое значения подач на нож (при радиусах рото ров R = Ro, соответствующих безусловному оптимуму (7)):
а) Ротационный плуг ( R = 0,175 м;
аф = 25см);
б) Фреза ( R = 0,072 м;
аф = 10см) ISBN 5-88890-034-6. Том 1.
Принятие новых конструктивных и установочных параметров плуга с одной стороны (за счёт большего числа ножей) уменьшает энергоёмкость фрезерования, а с другой (из-за снижения подачи на нож) - её увеличивает (рис. 2, 3). Однако, превали рующее влияние оказывает изменение подачи, что, в конечном итоге, приводит к уве личению движущей силы (рисунок 5б). Возрастание величины Fx позволяет создать комбинированный агрегат, выполняющий вспашку, дискование и прикатывание почвы одновременно.
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Книги, научные публикации