авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

Республиканское унитарное предприятие

«Научно-практический центр

Национальной академии наук Беларуси

по механизации сельского хозяйства»

Научно-технический прогресс

в сельскохозяйственном

производстве

Материалы

Международной научно-практической конференции

(Минск, 19–20 октября 2011 г.)

В 3 томах

Том 3 Минск НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства 2011 УДК [631.171+636]:631.152.2(082) ББК 40.7 Н34 Редакционная коллегия:

д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Беларуси П.П. Казакевич (главный редактор), О.О. Дударев Рецензенты:

д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Беларуси П.П. Казакевич, д-р техн. наук, проф. В.Н. Дашков, д-р техн. наук, проф. В.И. Передня, д-р техн. наук, проф. И.И. Пиуновский, д-р техн. наук, проф. Л.Я. Степук, д-р техн. наук, проф. И.Н. Шило, д-р техн. наук, доц. В.В. Азаренко, д-р техн. наук, доц. И.И. Гируцкий Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве :

Н34 материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Минск, 19–20 окт. 2011 г.).

В 3 т. Т. 3. / РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» ;

редколлегия:

П. П. Казакевич (гл. ред.), О. О. Дударев. – Минск : РУП «НПЦ НАН Бе ларуси по механизации сельского хозяйства», 2011. – 199 с.

Сборник составлен из статей, содержащих материалы научных иссле дований, результаты опытно-конструкторских и технологических работ по разработке инновационных технологий и технических средств для их реализации при производстве продукции растениеводства и животновод ства, рассмотрены вопросы технического сервиса машин и оборудования, использования топливно-энергетических ресурсов, разработки и приме нения энергосберегающих технологий, электрификации и автоматизации.

Материалы сборника могут быть использованы сотрудниками НИИ, КБ, специалистами хозяйств, студентами вузов и колледжей аграрного профиля.

УДК [631.171+636]:631.152.2(082) ББК 40. © РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хо зяйства», УДК 637.133. ИСКУССТВЕННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА Г.В. Макарова, к.т.н., проф., С.В. Соловьев, аспирант Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»

г. Великие Луки, Российская Федерация На основании разработанной прикладной теории энергосбережения в энерготехнологических процессах [1] рассмотрим возможность энергосбере жения в электротехнологическом процессе пастеризации молока.

При энергетическом анализе используется метод конечных отношений (МКО), предложенный и обоснованный профессором В.Н. Карповым [1] и ба зирующийся на рассмотрении движения потока энергии на всех этапах ее пре образования в электротехнологическом процессе.

Под технологическим процессом пастеризации молока будем подразуме вать процесс нагрева молока индукционным нагревателем, то есть процесс индукционного нагрева, обеспечение требуемого пространственного распре деления теплового потока и его распространение по поверхности, соблюдение требуемого закона параметров во времени и т.д.

Преобразования энергии в данном технологическом процессе индукци онного нагрева молока (далее – ТПИНМ) могут быть представлены последо вательностью ряда этапов, как это показано на рисунке 1.

1 – источник энергии;

2 – первичная обмотка;

3 – магнитопровод;

4 – корпус;

5 – ребра;

6 – теплоизоляция I этап – передача электроэнергии к источнику нагрева;

II этап – преобразование электроэнергии в магнитное поле;

III этап – преобразование электромагнитной энергии в тепловую в магнитопроводе;

IV этап – формирование пространственного теплового потока;

V этап – нагрев молока в потоке Рисунок 1 – Этапы преобразования энергии в ТПИНМ Физическими границами этапов являются элементы энергетической си стемы: линия электропитания, источник индукционного нагрева, формирова тель теплового потока, среда, поверхность объекта нагрева [2].

Протекание каждого этапа характеризуется своими параметрами: потреб ляемой мощностью Р, кВт;

магнитным потоком Ф, его распределением в про странстве, магнитной индукцией B, напряженностью магнитного поля H, ко личеством теплового потока Q.

На этапе передачи электроэнергии к источнику нагрева (I этап) одной из эффективных мер энергосбережения является стабилизация напряжения.

Стабилизированное напряжение повышает надежность работы и снижает энергопотребление.

Показателем эффективности использования энергии на данном этапе яв ляется коэффициент отклонения потребляемой энергии.

Начальная энергия этапа: QH1 = IU;

n p k конечная энергия этапа: QК 1 IU qф k rqr.

rr i Энергоемкость данного этапа, относительные единицы:

1 n, q pr kr ф krqr i где n – количество интервалов разбиения гистограммы отклонений напряже ния pr, характеризующей вероятность попадания величины напряже ния в соответствующий интервал напряжений kr;

qф – показатель, характеризующий чувствительность коэффициента откло нения потока от коэффициента отклонения напряжения;

qr – показатель, характеризующий чувствительность коэффициента откло нения срока службы индукционного нагревателя относительно коэф фициента отклонения напряжения.

На этапе II происходит преобразование электрической энергии в маг нитное поле. Реальная картина магнитного поля в нагревателе индукционного типа достаточно сложна, но, упрощая, можем принять существование только основного магнитного потока и потоков рассеяния в обмотках. Потоки рассея ния можем рассматривать как потери энергии на данном этапе преобразова ния. Минимизировать потери можно путем выбора оптимальной формы маг нитопровода. Наименьшими потоками рассеяния обладают тороидальная и броневая формы [3]. При расчетах таких магнитопроводов потоками рассея ния обычно пренебрегают, то есть в нашем случае (при броневой форме маг нитопровода) можно считать, что процесс проходит без рассеяния. Однако часть энергии будет теряться при прохождении тока по первичной обмотке:

Q2 I12 r1t, где I1 – ток в первичной обмотке, А;

r1 – сопротивление первичной обмотки, Ом;

t – время, с.

Начальная энергия второго этапа: QH2 = QК1.

Энергоемкость второго этапа:

U 2, U1 I1r где U1 – напряжение источника питания, В.

Этап III – преобразование электромагнитной энергии в тепловую в маг нитопроводе. Магнитная проницаемость сердечника зависит от напряженно сти магнитного поля = f (H) [3] и от материала, из которого он изготовлен.

Сравнительная картина зависимости индукции от напряженности магнитного поля для некоторых ферромагнетиков дана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Зависимость магнитной индукции В от напряженности Н магнитного поля для ферромагнетиков Уменьшение металлоемкости активной стали сердечника не всегда при водит к удешевлению конструкции. Зависимость массы нагревателя и стоимо сти активного материала от напряженности магнитного поля представлена на рисунке 3.

Анализируя данные зависимости, можно считать, что экономически вы годно проектировать нагреватель при напряженности 20–25 кА/м.

Преобразование электромагнитной энергии в тепловую в индукционном нагревателе происходит за счет протекания вихревых токов и гистерезиса в магнитопроводе. Тепловая энергия, выделяемая при гистерезисе, определяется из выражения:

QГ f BМVFe, где VFe – объем активного железа;

f – частота питающей сети;

– коэффициент, зависящий от свойств ферромагнитного материала [3].

Энергия, получаемая при прохождении вихревых токов:

QВ f 2 BМVFe, где – коэффициент геометрических размеров сердечника, удельной проводи мости материала.

Рисунок 3 – Зависимость массы и стоимости активного материала нагревателя от напряженности магнитного поля Таким образом, зная начальную энергию QH3 = QК2 и конечную энергию этапа QК3 = QГ + QВ, найдем его энергоемкость:

QН 3.

QГ QВ На этапе формирования пространственного теплового потока (IV этап) интенсивность теплообмена зависит от коэффициента теплообмена, площади поверхности и разности температур между нагреваемой поверхностью и жид костью:

РТ М S Н Т, где М – коэффициент теплообмена;

SН – площадь наружной поверхности нагревателя;

– разность температур между нагревателем и молоком.

Разность температур не должна быть слишком высокой, так как это может вызвать пригорание молока. В предлагаемой конструкции нагреватель омыва ется молоком со всех сторон, можно принять, что вся тепловая энергия будет проходить через жидкость. Таким образом, для этапа IV QН4 = QК4 и 4 = 1.

Показателем эффективности на этапе V является нагрев молока в теп ловом потоке. Тепловой КПД нагревателя определяется из выражения [3]:

М S Н TНМ PМ т, РМ РП М S Н TНМ ИЗ S К TМВ где П – потери в окружающую среду;

М – коэффициенты теплопроводности изоляционного покрытия корпуса и молока соответственно;

SН, SК – площади наружной поверхности теплообмена и корпуса;

TНМ, ТМВ – средняя разность температур между поверхностью нагрева теля и молоком, между молоком и внешней средой соответ ственно.

Из формулы видно, что повысить тепловой КПД возможно путем увели чения площади поверхности теплообмена SН при неизменной площади корпу са SК. Это достигается оребрением поверхности теплообмена SН. Также тепло вой КПД повышается за счет установки теплоизоляции (из материала с низкой теплопроводностью) на внешней поверхности камеры теплообмена. В насто ящее время промышленностью выпускаются недорогие теплоизоляционные материалы с теплопроводностью от 0,036 до 0,086 Вт/м2. Таким образом, по тери в окружающую среду можно свести к минимуму.

Энергоемкость этапа V QН 5 5.

QК 5 m Выводы 1. Разработана искусственная энергетическая система электротехнологи ческого процесса пастеризации молока.

2. Определены энергоемкость последовательных этапов преобразования энергии, возможные задачи обеспечения минимальной энергоемкости данного электротехнологического процесса.

3. Основное выделение тепловой энергии происходит на третьем этапе, а минимизация потерь зависит от коэффициента использования мощности, уве личение которого возможно за счет двух составляющих: объема стали и числа витков первичной обмотки.

Литература 1. Карпов, В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений / В.Н. Карпов. – СПб.:

СПбГАУ, 2005. – 137 с.

2. Ракутько, С.А. Повышение эффективности оптических электротехнологий в АПК путем снижения энергоемкости этапов технологического процесса облучения: автореф. дис....

докт. техн. наук: 05.20.02 / С.А. Ракутько;

ФГОУ ВПО СПбГАУ. – СПб.: Пушкин, 2010. – 44 c.

3. Немков, В.С. Теория и расчет устройств индукционного нагрева / В.С. Немков, В.Б. Деми дович. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 280с.

УДК (631.223.24: 614.9): 004. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТРУДА ЗООТЕХНИКА-СЕЛЕКЦИОНЕРА МОЛОЧНО-ТОВАРНОЙ ФЕРМЫ Е.В. Тернов, руководитель группы Республиканское унитарное предприятие «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»

г. Минск, Республика Беларусь Автоматизация молочно-товарной фермы, начавшись с автоматизации процесса доения, менее чем за 10 лет вышла на новый уровень. Достижения и наработки в области компьютеризации промышленности, управленческой дея тельности и сферы обслуживания, будучи перенесены в аграрную отрасль, в частности в молочное животноводство, постепенно ликвидируют противоре чие между требованиями современной интенсивной технологии беспривязно го содержания скота и трудоемкими архаичными, сохраняющимися практиче ски в неизменном виде с середины XX столетия формами зоотехнического учета. Высвобождение труда высококвалифицированного специалиста животновода для работы непосредственно с животными за счет замены руч ного ведения зоотехнической документации автоматической обработкой, в том числе преобразованием в печатные документы, является, безусловно, интуи тивно верным решением повышения интенсификации производства в силу опыта автоматизации подобной деятельности в других сферах общественного производства. Его эффективность вполне может быть также оценена количе ственно. Предварительные результаты, полученные в процессе выполнения заданий ГНТП «Агропромкомплекс – возрождение и развитие села» на 2006– 2010 годы и «Агропромкомплекс – устойчивое развитие» на 2011–2015 годы, представлены в настоящей статье.

Одним из условий продовольственной безопасности Республики Беларусь является обеспеченность внутренних потребностей страны в молоке и моло копродуктах (в пересчете на молоко) не менее 7500,0 тыс. т [1]. На протяже нии 2000–2009 гг. производство молока возросло с 4489,6 до 6579,0 тыс. т [2, с. 188]. Как показывает линейная тенденция роста производства молока, име ющийся разрыв в 921,0 тыс. т может быть преодолен уже в 2014 году. Важ ным условием продовольственной безопасности является также уровень дохо дов всех видов в денежном выражении на 1 среднестатистического жителя страны в месяц 3000,0 тыс. руб. [1]. В 2009 г. номинальная заработная плата в сельском хозяйстве составляла 674,7 тыс. руб. [3, с. 84]. Линейная тенденция роста заработной платы показывает, что существующий разрыв в 2325,3 тыс. руб. может быть преодолен только в 2033 году (рисунок 4).

Показательный пример стран, обладающих развитым молочным живот новодством, представляют США и Израиль. В 2007 г. среднегодовой удой от коровы в США составлял 8879 л, в Израиле – 11281 или 11291 л [4], где основ ной объем молока производится на фермах и комплексах беспривязного со держания на 800–2000 голов с высокой степенью механизации и автоматиза ции основных составляющих технологии производства: доения и учета надоев с диагностикой мастита, определения коров в охоте, зооветеринарного обслу живания, взвешивания и кормления. Автоматизируется также процесс приго товления и раздачи (выпойки) жидких молочных кормов телятам молочного периода. По данным МСХП РБ, в 2006 г. прямые трудозатраты в США состав ляли 0,44 чел.-ч на 1 ц молока и 24 чел.-ч на 1 голову скота [5, с. 667].

Рисунок 4 – Прогноз роста производства молока и заработной платы в сельском хозяйстве Республики Беларусь Линейные прогнозы с учетом зависимости доходов работников МТФ от валового производства молока [5, с. 572] показывают возможность роста среднемесячного денежного дохода с 646,5 тыс. руб. до 3015,5 тыс. руб. уже к 2014 г. при условии снижения трудозатрат с 1,1 до 0,4 чел.-ч на 1 ц молока и с 66 до 24 чел.-ч на корову, увеличения среднегодового удоя от коровы с 4691 до 5974 кг, а также перевода всего поголовья коров в сельхозорганизациях Рес публики Беларусь на беспривязное содержание в условиях МТФ800 и МТФ600 (рисунок 5). При этом нагрузка на 1 работника составила бы 62 коро вы, что требует 13 человек на МТФ800 или 10 человек на МТФ600. Данный прогноз не противоречит фактическим данным: 16 работников на 688 коров с удоем 8029 кг и 0,87 чел.-ч на 1 ц молока (Ю.А. Цой, 2009). Таким образом, условия продовольственной безопасности страны по внутренним потребно стям в молоке и среднемесячному доходу работников МТФ в денежном выра жении могут быть достигнуты одновременно в ближайшем будущем. При этом вклад повышения продуктивности коров в рост денежного дохода соста вил бы 6,7%, снижения трудозатрат на обслуживание коров – 59,5% и сниже ния трудозатрат на выращивание телят молочного периода – 33,8%.

Персонал МТФ800 – 13 человек при нагрузке на работника 62 коровы (МТФ600 – 10 человек;

при нагрузке на работника 35 коров требуется 23 человека) 1 корова = 1, 0 условной головы;

1 теленок до 1 года = 0,38 условной головы Рисунок 5 – Источники повышения дохода работников молочно-товарной фермы (на примере МТФ800) При соответствии одной коровы 1,00 и одного теленка в возрасте до 1 го да 0,38 условной головы скота и допустимом отходе телят 5% [5, с. 150-152] поголовье МТФ800 составляет 1088,8 условной головы, а МТФ600 – 816, условной головы скота. Согласно нормативам МСХП РБ, это приближенно со ответствует 1100 условным головам скота [5, с. 573], которые должен обслу живать 1 зоотехник-селекционер. Без целенаправленной компьютеризации информационно-аналитической деятельности зоотехника-селекционера обес печить должную заботу о коровах высокопродуктивного стада и об их потом стве, а также снизить трудозатраты на обслуживание животных не представля ется возможным. При этом снижение трудозатрат на обслуживание животных применительно к труду зоотехника-селекционера прежде всего видится в ми нимизации времени, необходимого на ручной набор информации на компью тере и ведение записей в журналах. Оценим резервы времени за счет замены многократного ввода одних и тех же данных в различные информационные системы, используемые зоотехником-селекционером в повседневной работе, однократным вводом.

Известно, что важным фактором поддержания высокого качества продук ции молочного животноводства в Израиле является информационная система Herd Book, содержащая полные сведения о каждом животном в стране [4] и связанная с системой управления стадом на каждой ферме. В Республике Бе ларусь создана и наполняется данными аналогичная ей Государственная си стема зоотехнического и племенного учета (ГСПУ). Отечественная система управления стадом и ГСПУ создавались в разное время разными коллектива ми разработчиков независимо друг от друга (УП «ГИВЦ Минсельхозпрода» и РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»). В настоя щее время решается задача замены 2-кратного ручного ввода одних и тех же сведений зоотехнического учета в обе системы их однократным вводом в одну из них с автоматической передачей в другую. Также подлежит автоматизации процедура ежедекадного формирования результатов контрольных доений для ГСПУ на основе ежедневной компьютерной регистрации индивидуальных надоев в системе управления стадом. Экспериментально было установлено, что время передачи данных о 600 коровах составляет всего 3–5 с. Для количе ственной оценки рабочего времени зоотехника-селекционера, которое при этом может быть сэкономлено, был проведен экспериментальный хрономет рированный ввод данных с оценкой разовых затрат труда и электроэнергии на ввод данных (из расчета 0,10 кВт/ч для компьютера и 0,12 кВт/ч для освеще ния рабочего места). Также были оценены соответствующие среднегодовые затраты на поддержание данных в актуальном состоянии. Результаты оценки представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Среднегодовые значения затрат времени и электроэнергии Мощность фермы (комплекса), голов Наименование показателя 200 400 600 800 1. Разовые затраты времени на первоначальный 3,44 6,89 10,33 13,78 17, ввод сведений зоотехнического учета, ч 2. Затраты времени на исправление ошибок п.1, ч 0,01 0,02 0,06 0,10 0, Всего пп. 1-2:

времени, ч 3,45 6,91 10,39 13,88 17, электроэнергии, кВт 0,76 1,52 2,29 3,05 3, 3. Затраты времени на удаление сведений о вы бывших коровах и ввод сведений о новых коровах 1,11 2,22 3,33 4,44 5, молочного стада взамен выбывших, ч 4. Затраты времени на ежедневное обновление сведений об отелах, осеменениях, переводах в за пуск и сухостой, ректальных исследованиях, ч 23,79 47,59 71,38 95,17 118, 5. Затраты времени на ежедекадное формирова ние сведений о контрольных доениях, ч 52,00 104,00 156,00 208,00 260, 6. Затраты времени на исправление ошибок пп. 3-5, ч 0,14 0,55 1,23 2,19 3, Всего пп. 3-6:

времени, ч 77,04 154,35 231,94 309,80 387, электроэнергии, кВт 16,95 33,96 51,03 68,16 85, 7. Затраты времени пп. 1-2, рабочих дней 0,43 0,86 1,30 1,73 2, 8. Затраты времени пп. 3-6, рабочих дней 9,63 19,29 28,99 38,73 48, Окончание таблицы Мощность фермы (комплекса), голов Наименование показателя 1200 1400 1600 1800 1. Разовые затраты времени на первоначальный 20,67 24,11 27,56 31,00 34, ввод сведений зоотехнического учета, ч 2. Затраты времени на исправление ошибок п.1, ч 0,22 0,30 0,39 0,50 0, Всего пп. 1-2:

времени, ч 20,89 24,41 27,95 31,50 35, электроэнергии, кВт 4,60 5,37 6,15 6,93 7, 3. Затраты времени на удаление сведений о вы бывших коровах и ввод сведений о новых коровах 6,67 7,78 8,89 10,00 11, молочного стада взамен выбывших, ч 4. Затраты времени на ежедневное обновление сведений об отелах, осеменениях, переводах в за пуск и сухостой, ректальных исследованиях, ч 142,76 166,55 190,34 214,13 237, 5. Затраты времени на ежедекадное формирова ние сведений о контрольных доениях, ч 312,00 364,00 416,00 468,00 520, 6. Затраты времени на исправление ошибок пп. 3-5, ч 4,92 6,70 8,75 11,07 13, Всего пп. 3-6:

времени, ч 466,34 545,03 623,98 703,21 782, электроэнергии, кВт 102,60 119,91 137,28 154,71 172, 7. Затраты времени пп. 1-2, рабочих дней 2,61 3,05 3,49 3,94 4, 8. Затраты времени пп. 3-6, рабочих дней 58,29 68,13 78,00 87,90 97, Как видно из таблицы 1, за счет полной автоматизации обмена сведения ми зоотехнического учета и результатами контрольных доений между различ ными информационно-управляющими системами для ферм и комплексов КРС мощностью от 200 до 2000 голов высвобождается приблизительно от 0,5 до 4,5 рабочего дня зоотехника-селекционера разово и от 9,5 до 98 рабочих дней ежегодно;

для МТФ600 это составляет приблизительно 1,5 и 29 рабочих дней соответственно. При рациональном использовании компьютера и освещения рабочего места экономия электроэнергии составляет от 0,76 до 7,71 кВт разо во и от 16,95 до 172,20 кВт ежегодно;

для МТФ600 это составляет 2,29 и 51,03 кВт соответственно. Экономия рабочего времени по отношению к сред негодовому фонду рабочего времени 2112 часов для ферм и комплексов КРС мощностью от 200 до 2000 голов с учетом разовых затрат составляет от 3,8% до 38,7%, без учета разовых затрат – от 3,6% до 37,1%. Для МТФ600 эти зна чения составят соответственно 11,5% и 11,0%. В части ведения зоотехниче ской документации основной задачей зоотехника-селекционера является за полнение журнала учета осеменений и отелов КРС (форма 10-мол). По пред варительным оценкам, затраты времени на заполнение таблиц контроля осе менений коров, осеменения телок и растела нетелей, итогов работы по осеме нению за год, анализа результатов работы за отчетный год, состояния воспро изводства на 1 января и 1 июля для 100 коров, на ежедневные записи об отелах и осеменениях составляют 90,5 ч за год. Предполагая, что для 600 коров на это понадобится около 543 ч, автоматическое формирование соответствующих до кументов в виде распечаток для МТФ600 по отношению к среднегодовому фонду рабочего времени 2112 часов способно сэкономить 25,7% трудозатрат на обслуживание животных. Таким образом, за счет иных источников повы шения эффективности труда зоотехника-селекционера до 59,5% требуется до стичь 20,5% экономии рабочего времени на обслуживание коров.

Из результатов оценки видно, что при оснащении автоматизированного рабочего места (АРМ) зоотехника иным программным обеспечением, требу ющим ручного ввода данных зоотехнического учета, крайне целесообразно разработать средства автоматического обмена информацией. При этом прене брежение экономией трудозатрат в условиях ферм и комплексов мощностью 600 и более голов приводит к непроизводительным потерям времени от 1 до 3,5 месяца ежегодно. Дополнительные источники интенсификации труда предположительно следует искать в оптимизации интерфейса программного обеспечения для работы зоотехника-селекционера.

Литература Гусаков, В.Г. Критерии и показатели продовольственной безопасности и 1.

продовольственной независимости / В.Г. Гусаков // Аграрная экономика. – 2010. – № 8. – С.

13-17.

2. Сельское хозяйство Республики Беларусь: статистический сборник / Отв. за выпуск И.В.

Полищук;

под ред. В.С. Метеж. – Минск: Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2010. – 270 с.

3. Социальное положение и уровень жизни населения Республики Беларусь: статистический сборник / Отв. за выпуск И.И. Коношонок. – Минск: Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2010. – 358 с.

4. Китиков, В.О. Молочные реки Израиля / В.О. Китиков // Веды. – 2009. – 13 апр. – С. 5.

5. Справочник нормативов трудовых и материальных затрат для ведения сельскохозяйственного производства / НАН Беларуси;

Институт экономики;

под ред.

В.Г. Гусакова;

сост. Я.Н. Бречко, М.Е. Сумонов. – Минск: Бел. наука, 2006. – 709 с.

УДК 637.171:636:637. СТОЙЛОВЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ДОИЛЬНЫЙ МОДУЛЬ О.Н. Бахчевников, инженер Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) г. Зерноград, Российская Федерация В современных условиях важнейшим фактором повышения эффективно сти молочного животноводства является снижение себестоимости производ ства молока, что достигается сокращением затрат труда и снижением стоимо сти используемого оборудования.

В России значительная часть дойных коров (около 90%) содержится в стойлах на привязи. Содержание животных на таких фермах слабо механизи ровано и требует значительных затрат труда. Доение не автоматизировано, не применяются манипуляторы, что снижает производительность станочных до ильных установок. Доение в основном производится переносными доильными аппаратами в доильные ведра и в молокопровод.

В настоящее время в России и за рубежом выпускаются различные пере движные доильные установки, которые имеют сходную конструкцию: тележка на двух колесах, один или два доильных аппарата, доильное ведро и вакуум ная установка. Такая конструкция имеет значительные недостатки: размеще ние вакуумной установки непосредственно на тележке значительно увеличи вает массу установки;

источник шума рядом с животными снижает их продук тивность;

заключительные операции доения не автоматизированы;

при нали чии электродвигателя возможно поражение оператора и животных электриче ским током. К недостаткам использования таких передвижных доильных установок относится то, что контроль процесса доения и заключительные опе рации – отключение доильного аппарата, снятие и вывод его подвесной части из-под вымени коровы – производятся оператором, и поэтому он не может об служивать в стойлах более 2–3 доильных аппаратов без нарушения зоотехни ческих требований к машинному доению.

При доении двух и более коров оператору приходится совершать перехо ды, при этом очень трудно сохранить оптимальный промежуток времени (40– 60 с) от начала подготовки вымени до надевания доильных стаканов. Автома тизация заключительных операций процесса доения коров снимает эти огра ничения, позволяет увеличить количество обслуживаемых оператором доиль ных аппаратов и повысить производительность труда. Но увеличение количе ства обслуживаемых доильных аппаратов будет ограничиваться затратами труда на их переноску и транспортировку молока, сводя на нет эффект от ав томатизации. Поэтому на стойловых автоматизированных доильных установ ках ручная переноска емкостей с молоком и доильных аппаратов должна быть исключена.

Наиболее перспективными путями решения данной проблемы являются использование автоматизированных передвижных доильных установок и ме ханизация транспортировки молока.

В основу разработки новой автоматизированной технологии доения коров в стойлах положено использование разработанного в СКНИИМЭСХ под руко водством д.т.н. И.К. Винникова стойлового автоматизированного доильного модуля, оснащенного пневмомеханическим съемником доильных стаканов, позволяющим автоматизировать заключительные операции доения. Модуль состоит из носителя, например тележки, доильного ведра, одного или двух двух-трехтактных доильных аппаратов и съемников доильных стаканов, ваку умного управляющего устройства с датчиком интенсивности потока молока.

Модуль не имеет в своем составе вакуумного привода, а присоединяется к ва куум-проводу непосредственно в месте доения, что позволяет вынести ваку умную установку за пределы коровника. Конструкция модуля позволяет опе ратору без переходов производить одновременную подготовку к доению двух смежных коров.

В конструкции модуля использованы разработанные в отделе животно водства СКНИИМЭСХ под руководством д.т.н. И.К. Винникова автоматизиро ванный двух-трехтактный доильный аппарат АДД-2/3 и пневматический дат чик интенсивности молочного потока, который совмещает функции датчика потока молока и управляющего устройства. Начальный и заключительный этапы работы аппарата – «щадящие», в трехтактном режиме, при интенсивном молоковыведении – двухтактный режим работы. Пневматический датчик осу ществляет автоматический контроль интенсивности молокоотдачи. При ее уменьшении в конце доения до 400 г/мин. датчик подает сигнал доильному аппарату на переход в трехтактный режим работы, обеспечивая тем самым своевременное автоматическое додаивание. При снижении интенсивности мо локоотдачи до 200 г/мин. датчик производит отключение доильных стаканов.

Доильный модуль имеет блочно-модульную структуру и может включать также модули для подмывания вымени, транспортировки молока и вакуум блок. Такая конструкция модуля позволяет оператору без переходов произво дить одновременную подготовку к доению двух смежных коров, а также легко наращивать и сокращать его функциональность.

При применении пар доильных аппаратов для одновременного доения двух смежных коров отпадает необходимость двойных поперечных перемеще ний для подмывания вымени второй коровы, перестановки аппарата и воз вратных фронтальных перемещений для выполнения этих операций.

В предлагаемом стойловом доильном модуле (таблица 2) заключительные операции автоматизированы, поэтому технологическая необходимость второго подхода отпадает, что позволяет увеличить количество обслуживаемых доиль ных аппаратов минимум в два раза при прежней физической нагрузке на опе ратора. При доении с помощью стойлового доильного модуля применяется пе речень операций, используемых при доении в стойлах переносными доильны ми аппаратами, с частичным использованием операций, применяемых в до ильных залах.

Оператор вручную транспортирует модуль к месту доения, затем вводит модуль в стойла между двумя коровами и переводит его в рабочее положение.

После этого оператор подключает вакуумную систему передвижного доильно го модуля к вакуум-проводу, садится на откидное сиденье и проводит подгото вительные операции. Затем он включает вакуумное управляющее устройство и надевает доильные стаканы. С этого момента процесс доения переходит в автоматический режим и не требует участия оператора. При этом автоматиче ски выполняются следующие операции процесса доения: машинное доение, контроль процесса молоковыведения, машинное додаивание при снижении молокоотдачи, отключение доильного аппарата и снятие его с вымени коровы.

Таблица 2 – Техническая характеристика стойлового автоматизированного доильного модуля Значение Показатель 1 доильный 2 доильных аппарат аппарата Номинальная величина обслуживаемого стада, коров 12 Пропускная способность, короводоек/ч 8–10 15– Рабочее вакуумметрическое давление, кПа 53 Количество доильных аппаратов 1 Интенсивность молоковыведения, г/мин., при которой начинается машинное додаивание 400 отключение доильных стаканов 200 Остаточное молоко, не более, г 100 Масса, кг 33 Габариты, мм длина 900 ширина 600 высота 1200 Ориентировочная стоимость, руб. 21000 При снижении потока молока, проходящего через датчик вакуумного управляющего устройства до установленного уровня, оно переключает доиль ный аппарат в режим машинного додаивания. При снижении потока молока, проходящего через датчик вакуумного управляющего устройства до мини мального уровня, оно отключает вакуум в подсосковых камерах доильных стаканов, которые спадают с сосков вымени. Одновременно оно подает сигнал на съемник, который, в свою очередь, перемещает связанную с ним подвесную часть доильного аппарата вверх, тем самым выводя ее из-под вымени коровы.

Затем оператор доит вторую стоящую рядом в стойле корову, как описано вы ше. После этого он отключает передвижной доильный модуль от вакуум провода, переводит передвижной доильный модуль в транспортное положение и выводит его из стойл.

После заполнения молочная емкость заменяется на порожнюю. Применя емое обычно на фермах ручное транспортирование молока в молочную с ис пользованием промежуточных емкостей требует значительных затрат времени и труда. Эта задача решается путем транспортирования емкостей с молоком в молочную по подвесному монорельсу. На малых фермах при отсутствии мо норельса транспортировка емкостей с молоком осуществляется при помощи специальной тележки.

Использование в качестве носителя модуля тележки имеет недостатки, а именно затруднена его установка в стойлах при перемещении через навозный канал. Поэтому более оптимальным является размещение доильного модуля на подвесном пути. Это значительно облегчит его передвижение по коровнику и установку в стойлах. Заполненная емкость с молоком при этом транспорти руется по подвесному пути. Такая конструкция модуля позволяет расположить емкость для сбора молока и датчики молочного потока ниже уровня вымени, что способствует снижению времени доения и стабилизации вакуумного ре жима доильной установки.

При обслуживании оператором одного доильного модуля с двумя доиль ными аппаратами он имеет значительное время простоя, которое может быть использовано для обслуживания дополнительных доильных аппаратов. Стой ловый доильный модуль может использоваться как при однорядном размеще нии коров, так и при двухрядном. Для повышения производительности труда операторы могут обслуживать одновременно 2 доильных модуля (4 доильных аппарата). Это позволяет повысить производительность труда по сравнению с традиционной технологией в 1,5–2 раза. Одновременная парная подготовка коров к доению позволяет при сокращении времени ручных операций по каж дой корове в два раза (до 20–30 с) сохранить общую продолжительность фи зиологически необходимого подготовительного времени (40–60 с) и повысить производительность труда. При обслуживании двух доильных модулей опера тор, включив в работу доильные аппараты первого модуля, переходит по направлению ко второй паре коров и аналогично устанавливает для доения второй доильный модуль, после чего возвращается к первому модулю, выво дит его из стойл и переходит ко второму модулю. Особо квалифицированные операторы могут обслуживать три доильных модуля, т.е. 6 доильных аппара тов.

Время переходов оператора при использовании автоматизированного до ильного модуля сокращается по сравнению с доением неавтоматизированны ми доильными аппаратами. Это достигается за счет того, что оператор воз вращается к модулю с доильными аппаратами только для его перевода на но вую позицию без выполнения заключительных операций, которые автомати зированы, благодаря чему значительно сокращаются стойловые перемещения.

Фронтальное перемещение в обоих случаях одинаковое, т.к. оператору прихо дится возвращаться к модулю. В первом варианте он при возвращении выпол няет заключительные операции, тогда как во втором этого не требуется. Таким образом, автоматизированный доильный модуль обеспечивает высокий коэф фициент занятости оператора за счет снижения времени заключительных опе раций, переходов и транспортировки молока.

Следует отметить, что обязательным условием автоматизации доения ко ров в стойлах является исключение ручной переноски молока и сокращение времени его транспортировки.

Предлагаемая технология оптимальна для малых ферм с привязным со держанием животных, т.к. не требует больших материальных вложений, обес печивая при этом повышение производительности труда и снижение мастит ных заболеваний до уровня ручного доения. Снижение уровня стрессов у жи вотных в результате отсутствия перегонов и снижения уровня шума повышает их молокоотдачу и улучшает качество молока. Заявленное техническое реше ние стойлового доильного модуля позволяет повысить производительность труда оператора в процессе доения коров в стойлах и увеличить количество обслуживаемых оператором доильных аппаратов.

УДК 631.22.018. АНАЛИЗ СИСТЕМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НАВОЗА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ В.В. Азаренко, д.т.н., доц.

Национальная академия наук Беларуси Д.С. Праженик, аспирант Учреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет»

г. Минск, Республика Беларусь Введение Система транспортирования навоза за пределы производственных поме щений должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать посто янную и легко поддерживаемую чистоту помещений для содержания живот ных, а также проходов и ограждений;

ограничивать образование и проникно вение выделяющихся газов в зону обитания животных;

быть удобной в экс плуатации и не требовать больших затрат труда на управление, ремонт и сани тарно-профилактическую обработку;

исключать проникновение возможной инфекции с навозом из одной производственной секции в другую.

Основная часть Транспортирование бесподстилочного навоза (или его жидкой фракции) от промежуточного накопителя к местам хранения по трубопроводам, по подсче там специалистов, экономически целесообразно для комплексов мощностью более 1000 условных голов скота (с выходом жидкого навоза 20…25 тыс. м3 в год) и средней дальностью транспортирования 500 м [1].

Средства транспортировки навоза от помещений до навозохранилища применяют в зависимости от его влажности, расстояния и других факторов:

тракторные прицепы – для транспортировки подстилочного навоза, убираемо го из помещений скребковыми конвейерами или бульдозерами;

насосы НЖН 200, НЖН-250 – для перекачки жидкого бесподстилочного навоза в навозохра нилища, в транспортные средства или к местам компостирования;

установку УТН-10 – для пневматической транспортировки навоза по трубопроводам.

Главным достоинством поршневых установок является возможность транспортирования густого подстилочного навоза и подача его в навозохрани лище снизу, что предотвращает промерзание навоза.

Установка для транспортирования навоза УТН-10 предназначена для транспортирования навоза от животноводческих помещений крупного рогато го скота в навозохранилище. Состоит из поршневого насоса, гидроприводной станции, маслопроводов, переходника и воронки. Поршень и клапан насоса приводятся в действие от гидроцилиндров двухстороннего действия. Гидро приводная станция выполнена в виде отдельного агрегата, представляющего собой емкость для масла, на крышке которой вертикально установлен элек тродвигатель привода масляного насоса. Гидроприводная станция соединена с поршневым насосом с помощью трубопроводов, что позволяет устанавливать ее в удобном для обслуживания месте. Поршневой насос может устанавли ваться в заглубленном помещении непосредственно под желобом навозоубо рочного транспортера без каких-либо промежуточных звеньев. Это позволяет обеспечить высокую надежность технологического процесса транспортирова ния навоза [2].

Бесподстилочный навоз из животноводческих помещений обычно посту пает в навозосборники по каналам самотеком и оттуда различными средства ми механизации подается по трубопроводам в прифермские и полевые навозо хранилища, затем выгружается в цистерны-разбрасыватели, с помощью кото рых доставляется на поля и вносится в почву.

Самотечная система удаления навоза применяется в животноводческих помещениях для крупного рогатого скота при содержании животных без под стилки и при кормлении их силосом, корнеклубнеплодами, бардой, жомом и зеленой массой.

Работа системы обеспечивается при влажности навоза 88...92% и исклю чении попадания кормов в каналы.

Удаление навоза при самотечной системе непрерывного действия произ водится за счет сползания его по дну канала. Продольный канал устраивают без уклона. Навоз скользит по водной «подушке» и, по мере накопления, пере ливается через установленные в конце канала съемные или поворотные герме тические порожки высотой 80...150 мм.

Самотечная система периодического действия обеспечивает удаление навоза за счет его накопления в продольных каналах, оборудованных шибера ми, и последующего сброса при открытии шиберов. Перед пуском продоль ный канал заполняется водой на высоту 10 см. Объем продольных каналов должен обеспечивать накопление навоза за 7...14 дней. Уклон продольных ка налов принимается в пределах 0,005...0,02.

По сравнению с механическим способом, при гидроуборке навоза эксплу атационные расходы на 30% меньше, но при этом повышается расход воды и сильно увеличивается общий объем навозной массы.

Самотечные системы используют при небольших расстояниях между жи вотноводческим зданием и местом обработки навоза.

Как правило, при ровном рельефе местности для транспортирования навоза или стоков влажностью 92% и выше проектируют напорные навозо проводы (таблица 3) с применением центробежных, шнековых и плунжерных насосов и установок.

Таблица 3 – Основные технические данные оборудования для погрузки и перекачки навоза Производи- Давле- Мощ Масса, Влажность Оборудование тельность, ние, ность, кг навоза, % м3/ч МПа кВт Насос центробежный погружной 92 и выше вертикальный НВ-150 150 0,14 30 Насос центробежный с измель чителем НЦИ-Ф-100 80…100 92… 0,1 11 Насос для жидкого навоза НЖН 200 (шнекоцентробежный с из- от 75 до от 88 до мельчителем) и выше 200 0,2 22 Погрузчик-измельчитель ПНЖ 250 (центробежный с измельчи до 250 – телем) 0,2 37,5 Навозопогрузчик ковшовый НПК-30 до 30 – 85 и выше 6 Вместе с тем для дальнейшего повышения эффективности транспортиро вания навоза в республике налажено производство агрегатов для перекачки навоза (таблица 4) с измельчающими и самоочищающимися механизмами.

Таблица 4 – Основные параметры и технические характеристики агрегатов АПН Модель агрегата Наименование параметра АПН-300 АПН-250 АПН-200 АПН-150 АПН- Производительность перекачивания при 5-метровой высоте нагнетания, м3/ч, не менее 300 250 200 150 Производительность перемешивания (гомогенизации), м3/ч, не менее 400 350 300 250 Номинальная мощность электродвига теля, кВт 22,0 18,5 15,0 11,0 7, Номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин. 1465 1455 1450 1450 Масса, кг 437… Агрегаты АПН с длинным валом предназначены для перемешивания (го могенизации) и выкачивания бесподстилочного полужидкого и жидкого навоза из приемников-накопителей и навозохранилищ на животноводческих фермах и комплексах. Агрегаты АПН за счет простоты конструкции надежны в работе и легко эксплуатируются.

Относительная влажность перекачиваемой среды – 86–99%, содержание волокнистых соломистых включений – не более 3%.

В технологическом процессе использования жидкого навоза насос – одно из главных технических средств. Несмотря на большое число типов и кон струкций фекальных и специальных насосов, предназначенных для работы с навозом, до настоящего времени промышленность Республики Беларусь еще не выпускает насосы, отвечающие требованиям технической надежности и безотказности эксплуатации в такой специфической среде, которой является жидкий навоз от разных видов животных. Это создает значительные трудно сти при эксплуатации животноводческих комплексов в целом и нередко слу жит причиной создания санитарного неблагополучия как в самом комплексе, так и на прилегающей к нему территории.

Заключение Ввиду большой металло- и энергоемкости, быстрого износа труб, опасно сти работы под большим давлением использование поршневых установок в новых проектах не предусматривается. Самотечные системы целесообразно использовать на небольших расстояниях между животноводческим зданием и местом обработки навоза. Насосы, изготовляемые в небольшом количестве, имеют при эксплуатации много недостатков и небольшой срок службы. Объ ясняется это тем, что по настоящее время рабочий процесс удаления навоза насосами мало изучен, поэтому нет достаточных данных и обоснованной ме тодики.

Литература 1. Механизация уборки и утилизации навоза / В.М. Новиков [и др.]. – М.: Колос, 1982. – 285 с., ил.

2. Техническое обеспечение процессов в животноводстве / Сост. В.К. Гриб. – Минск: Белорус ская наука, 2004. – 831 с.

3. Обоснование параметров установки порционной уборки навоза / П.И. Гриднев [и др.] // Техника в сельском хозяйстве. – 2004. – № 1. – С. 16-18.

4. Тиво, П.Ф. Бесподстилочный навоз и его использование / П.Ф. Тиво // Белорусское сельское хозяйство. – 2006. – № 6. – С. 64-65.

5. Кольга, Д.Ф. Эффективный метод удаления навоза из каналов / Д.Ф. Кольга, В.С. Сымано вич, Е.Д. Кольга // Агропанорама. – 2005. – № 3. – С. 28-30.

УДК 631.371.621.311:636. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА РАСХОД КОРМА И ПРИВЕСЫ ЖИВОТНЫХ Г.Н. Самарин, д.т.н., доц., С.И. Иванов, аспирант, Н.С. Полторакова, соискатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»

г. Великие Луки, Российская Федерация Увеличение количества и улучшение качества продукции животноводства во многом зависят от условий, в которых содержатся животные. Микроклима том называют совокупность показателей воздушной среды помещения: темпе ратуры, относительной влажности, скорости движения, содержания примесей углекислого газа, аммиака, сероводорода, пылевых частиц, микроорганизмов.

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на организм живот ных. Высокая влажность воздуха усиливает неблагоприятное воздействие на организм как при высоких, так и низких температурах. При этом возрастает запыленность воздуха, что увеличивает заболеваемость животных. Повышен ная влажность угнетает обмен веществ и окислительно-восстановительные процессы в организме, снижает продуктивность животных и птиц [1].

Содержание влаги в воздухе животноводческих помещений зависит от влажности наружного воздуха, эффективности работы вентиляции, плотности размещения животных и способа их содержания, применяемой подстилки, вида и влажности кормов и т.д. Содержание водяных паров в зданиях для животных постоянно поддерживается влагой, выделяемой самими животными при дыха нии. Зимой корова в зависимости от массы выделяет в сутки 10–15 л воды, а ле том выдыхает до 30 л и более. Влажность воздуха имеет значение для живот ных, поэтому ее гигиеническая роль очень высока. Для животных вреден не только слишком влажный, но и слишком сухой воздух (ниже 40–50%). Особую проблему создает то, что с повышением влажности воздуха в животноводче ских помещениях возникает благоприятная среда для развития патогенной мик рофлоры, поэтому усиливается опасность возникновения инфекционных забо леваний и передачи болезни от одного животного к другому [2].

Из рисунка 6 видно, что при высокой относительной влажности воздуха снижается удой коровы на 35% и повышается расход корма на 20%.

На рисунке 7 мы видим, что при высокой относительной влажности воз духа (ф 75%) снижаются привесы КРС (на 30%) и повышается расход корма (на 25%).

Рисунок 8 свидетельствует, что при высокой относительной влажности воздуха (ф 75%) снижаются привесы свиней (на 20%) и повышается расход корма (на 40%).

М, К, % 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Удой, М, % фВ, % Расход корма, К, % Рисунок 6 – Влияние относительной влажности внутреннего воздуха на удой коровы и расход корма П, К, % 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Привесы, П, % Расход корма, К, % фВ, % Рисунок 7 – Влияние относительной влажности внутреннего воздуха на привесы КРС и расход корма П, К, % 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Привесы, П, % Расход корма, К, % фВ, % Рисунок 8 – Влияние относительной влажности внутреннего воздуха на привес свиньи и расход корма Литература 1. Онегов, А.П. Гигиена сельскохозяйственных животных / А.П. Онегов, И.Ф. Храбутовский, В.И. Черных.– М.: Колос, 1984. – 400 с.: ил.

2. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих по мещениях: ан. обзор / Н.П. Мищуров, Т.Н. Кузьмина. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. – 96 с.

УДК 677. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАЛЯНИЯ ГРУБОЙ ОВЕЧЬЕЙ ШЕРСТИ В ВОЙЛОК С.И. Павленко, к.т.н., доц., В.В. Лиходед, зав. лаб., В.В. Ивлев, аспирант, Е.О. Ренсевич, ст.н.сотр., В.М. Забудченко, ст.н.сотр.

Институт механизации животноводства НААН Украины г. Запорожье, Украина Введение В мировой практике грубая шерсть и отходы шерстяного производства пе рерабатываются большей частью в войлок на фабричных поточных техноло гических линиях, которые содержат значительное количество сложных крупно габаритных машин и механизмов – моечную, трепальную, щипальную, сме сительную, чесальную, валяльную, сушильную, прессовальную и др. [1–3].

Переработка грубой шерсти в войлочные изделия непосредственно в условиях хозяйств сегодня почти не производится или производится, в основ ном, кустарным способом – с использованием тяжелого ручного и низкопро изводительного труда (1 пара валенок или 2 кг шерсти за 1–3 дня).

Поэтому есть необходимость в разработке и создании малогабаритных компактных машин для переработки грубой шерсти в войлочные изделия. Это позволит производить недорогие войлочные изделия непосредственно в инди видуальных и фермерских хозяйствах, будет способствовать повышению рен табельности отрасли овцеводства и удовлетворять потребности населения природными, экологически безопасными изделиями, с высокими тепло изоляционными свойствами.

Основная часть Процесс валяния шерсти в войлочные изделия глубоко исследовали из вестные ученые В.Д. Иноземцев [4], Ф.И. Кузьмичев [5], Я.Я. Липенков [6], М.Я. Гурвич, П.С. Ртищев [7] и др.


В других работах детально раскрыты технология валяния шерсти и тех нологические процессы изготовления войлочных изделий. Аргументирована целесообразность применения в этих технологиях различных конструкций ва ляльных машин. Однако все еще остается не до конца исследованным влияние отдельных факторов на эффективность процесса валяния грубой овечьей шер сти в войлок.

Материалом исследований была грубая шерсть овец романовской породы (таблица 5).

Таблица 5 – Характеристика исследуемого материала Засоренность, % Выход чи Влаж- Шерстя стой шер расти Название ность, ной жир, сти, тельные грязь % % остатки % Шерсть грубая (исходная) 13,69 6,25 13,02 4,46 86, Шерсть грубая (после трепания) 13,66 3,66 7,61 3,38 86, Для проведения эксперимента был избран двухфакторный план с такими факторами: частота тока преобразователя (f), давление плиты (р). Уровни ва рьирования исследуемых факторов: частота тока преобразователя – 20, 30, Гц;

давление плиты – 25, 45, 57 г/см2.

Обработка результатов исследований, определение зависимостей и влия тельных факторов осуществлялись в программе Statistica и Microsoft Excel.

Анализ полученных данных вы полнен с помощью метода математи ческой статистики и графоаналитиче ских методов, для обработки и анализа статистических данных использова лось программное обеспечение.

Для исследования процесса валя ния грубой овечьей шерсти в войлок был изготовлен фрагмент валяльно плитной машины (рисунок 9) и создан Рисунок 9 – Фрагмент лабораторный стенд (рисунок 10).

валяльно-плитной машины ПЧ – преобразователь частоты;

К50 – комплект измерительный (мощность Р, напряжение U, ток I);

m0 = 25,6 кг – масса вибратора;

m1 – дополнительные грузы 18,8 и 11,75 кг;

КМ1, КМ2 – электромагнитные пускатели системы реверса электродвигателя;

QF1, QF2 – автоматические выключатели Рисунок 10 – Схема лабораторного стенда Экспериментальные исследования проведены в октябре 2010 г. (павильон испытаний ИМЖ НААН, о. Хортица) при обработке и валянии 10 кг грубой шерсти согласно разработанной программе и методике исследований.

Эксперименты проводили в соответствии с принятой план-матрицей, кото рая включает все возможные комбинации уровней факторов. Для каждого уров ня факторов эксперимент повторяли троекратно и брали среднее значение.

Методология процесса валяния грубой шерсти в войлок при проведении экспериментальных исследований представлена на рисунках 11–20.

Рисунок 11 – Подготовка грубой шерсти Рисунок 12 – Подготовка к валянию оборудования для валяния шерсти Рисунок 13 – Загрузка грубой Рисунок 14 – Заливание моющего раство шерсти в поддон (0,5 кг) ра в поддон (t = 48–52С) Рисунок 15 – Увлажненная Рисунок 16 – Установка вибратора грубая шерсть в поддоне с рабочей плитой в поддон Рисунок 17 – Процесс валяния грубой Рисунок 18 – Поддон с пластом сваляв шерсти в войлок (Т = 60 мин.) шейся шерсти в войлок Рисунок 19 – Полученные Рисунок 20 – Сушка влажных влажные образцы войлока образцов войлока при t = 85С Общий вид образцов войлока по сле сушки представлен на рисунке 21.

Характеристика полученных об разцов войлока представлена в табли цах 6 и 7.

По результатам исследований по лучена матрица результатов экспери мента процесса валяния грубой шер сти в войлок (таблица 8), обработка Рисунок 21 – Образцы войлока которой с помощью программы Statistica 6.11 [8] позволила получить следующие математические модели:

– зависимость плотности войлока от давления плиты p и частоты тока преобразователя f:

= 0,141 – 0,0009 · f – 0,0012 · p – 7,1909E – 6 · f2 + 4,4523E – 5 · f · p + + 9,5595E – 6 · p2;

– зависимость плотности войлока от давления плиты p и мощности ви братора P:

= 0,1172 + 5,6157E – 5 · P – 0,0003 · p – 1,684E – 7 · P2 + + 3,3345E –6 · P · p – 6,5763E – 6 · р2.

Таблица 6 – Биометрические показатели образцов войлока № Длина Ширина Толщина Объем Масса Плотность, (V), см3, г/см образца (а), см (b), см (h), см (m), г 1 37,17 26,83 3,13 3121,4585 345 0, 2 37,33 27,83 2,57 2669,9573 323 0, 3 36,17 27,17 2,90 2849,9428 352 0, 4 36,5 27,67 3,23 3262,15465 371 0, 5 38,0 28,67 4,47 4869,8862 550 0, 6 38,0 28,83 4,17 4567,4018 421 0, 7 37,0 26,83 2,70 2680,317 421 0, 8 36,5 26,17 3,57 3410,08185 520 0, 9 35,83 25,33 2,97 2695,494483 370 0, аналог (фабричный образец) 51 6 1,6 489,6 160 0, Таблица 7 – Физико-химические показатели образца войлока Засоренность, % Сухое Влаж- Шерстяной Название веще растительные ность, % жир, % грязь ство, % остатки Войлок после сушки 14,08 1,90 5,72 4,40 85, Таблица 8 – Матрица результатов эксперимента № Частота Давление Мощность Плотность Качество р, г/см2, г/см образца f, Гц P, Вт удовл.

1 30 45,25 144 0, удовл.

2 30 57,00 150 0, удовл.

3 30 25,63 136 0, удовл.

4 20 25,63 66 0, рыхлые 5 20 45,25 69,5 0, рыхлые 6 20 57,00 71 0, хор.

7 50 57,00 450 0, хор.

8 50 45,25 460 0, хор.

9 50 25,63 336 0, Графическая интерпретация моделей методом наименьших квадратов представлена на рисунках 22, Анализ построенных поверхностей отклика (рисунок 22 и 23) показывает, что максимальная плотность войлока 0,15 г/см3 получена при максималь ных значениях частоты тока преобразователя f = 50 Гц и мощности привода P = 460 Вт. Зависимость плотности войлока от давления плиты р не такая од нозначная – плотность войлока для минимального давления плиты (р = 25 г/см2) выше, чем для среднего (р = 45 г/см2и р = 57 г/см2):

25 57 45.

Рисунок 22 – Зави симость плотности войлока от дав ления плиты р и частоты тока пре образователя f Рисунок 23 – Зави симость плотности войлока от дав ления плиты р и мощности вибра тора P То есть для минимального давления плиты р и максимальной амплитуды вибрации плиты при частоте тока преобразователя f = 50 Гц результаты лучше.

При низкой частоте тока преобразователя f большое давление плиты p значительно снижает амплитуду вибраций и плотность войлока.

Заключение 1. Результаты экспериментальных исследований процесса валяния грубой шерсти в войлок с помощью валяльно-плитной машины при различных задан ных уровнях варьирования факторов, которые влияют на показатели качества ее работы, позволили:

получить математические модели, которые адекватно описывают техно логический процесс валяния грубой шерсти в войлок и сделать их анализ;

определить оптимальное сочетание факторов (f = 50 Гц и P = 460 Вт) для получения образца войлока с плотностью 0,15 г/см3.

2. В ходе эксперимента было установлено, что валяльно-плитная машина стабильно выполняет процесс валяния грубой шерсти в войлок и обеспечивает:

наиболее эффективное воздействие на процесс валяния при ее работе на максимальной частоте тока преобразователя f = 50 Гц, максимальной мощно сти P = 460 Вт;

удельные затраты электроэнергии на производство 1 кг войлока – 0,92 кВт·ч/кг.

Литература 1. Костров, С.Ф. Производство, первичная обработка и реализация шерсти в России / С.Ф. Костров, Л.И. Захаров // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2000. – № 2. – С. 1-6.

2. Дубинин, А.Н. Малогабаритная моечно-сушильная линия для производства мытой шерсти / А.Н. Дубинин, Ю.В. Логинов, А.И. Нестерова // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2002. – № 1.

– С. 54-55.

3. Разумев, К.Э. Российское шерстяное сообщество – механизм решения общих проблем шер стяного комплекса / К.Э. Разумеев // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2003. – № 1. – С. 1-4.

4. Иноземцев, В.Д. Механизированная валяльно-войлочная мастерская / В.Д. Иноземцев. – М.: Гизлегпром, 1947. – С. 13-40.

5. Кузьмичев, Ф.И. Изготовление валенной обуви и войлока / Ф.И. Кузьмичев. – М.-Л.: Гиз легпром, 1947. – 63 с.

6. Липенков, Я.Я. Общая технология шерсти / Я.Я. Липенков. – М.-Л.: Гизлегпром, 1948. – 179 с.

7. Гурвич, М.Я. Механическая технология валяльно-войлочного производства / М.Я. Гурвич, П.С. Ртищев. – М.: Гизлегпром, 1952. – С. 321.

8. Боровиков, В.П. STATISTICA – Искусство анализа данных на компьютере: Для професси оналов / В.П. Боровиков. – 2-е изд. (+СD). – СПб.: Питер, 2003. – 688 с.

УДК 629.7.018:636. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ОТЖИМНОГО УСТРОЙСТВА С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ И.А. Шевченко, д.т.н., д.с.-х.н. (Польша), чл.-кор. НААН Украины, В.В. Лиходед, ст.н.сотр.

Институт механизации животноводства НААН Украины г. Запорожье, Украина Постановка проблемы В Украине имеются значительные объемы невостребованной грубой (530 т), малоценной (520 т), проблемной (1350 т) и дефектной (1210 т) шер сти, которую сегодня можно переработать в экологически безопасную, нату ральную товарную продукцию в виде строительного войлока и войлочных из делий. Поэтому проблемы разработки новейшего и совершенствования суще ствующего оборудования линий первичной обработки шерсти с целью повы шения качества и эффективности выполнения технологических процессов очистки шерсти являются актуальными [1–5].

Анализ последних исследований и публикаций Технологическая задача повышения качества промывания шерсти в по следние годы приобрела особое значение. Решению этой проблемы уделяли много внимания такие известные ученые, как Г.К. Кузнецов, В.Я. Крючков (1970), В.А. Кузнецов (1984), А.А. Румянцев (1987), А.М. Подъячев (1988), С.А. Полумисков (1987), Ю.Г. Фомин (2001), В.М. Туринский (2005) и другие ученые.

По их теоретическим разработкам созданы современные машины для ли ний первичной обработки шерсти, в основу работы которых положен принцип сухой и влажной очистки шерсти от грязи и различных растительных остатков.

Но на сегодня наименее исследованным процессом в существующих ли ниях первичной обработки шерсти является процесс отжимания шерсти, осо бенно грубой, после влажной обработки.

Существующие конструкции отжимных устройств не полностью отвеча ют требованиям своего функционального назначения. Основными их недо статками являются чрезмерный остаток в шерсти отработанного моющего раствора из-за недостаточного его отжима или значительное переуплотнение влажной шерсти из-за чрезмерного ее сжатия в процессе отжима.


Эти факторы обусловливают потребность в усовершенствовании рабочих органов существующих конструкций отжимных устройств, работа которых должна базироваться на оптимальном сжатии грубой шерсти в процессе от жимания после влажной обработки, без переуплотнения.

Результаты исследований Главная идея разработки – продольное и поперечное расщепление внут ренних связей влажной шерсти с одновременным формированием слоя шерсти заданной конфигурации и толщины и следующим ступенчатым отжимом сформированного слоя с заданным усилием, без переуплотнения в процессе сжатия.

Технологическая схема отжимного устройства с усовершенствованным рабочим органом представлена на рисунке 24.

Рабочим органом (рисунок 25) отжимного устройства является трехвал ковый модуль, валки которого в сочетании и при парном взаимодействии обеспечивают ступенчатый отжим шерсти с заданным усилием сжатия на каждом из этапов, без переуплотнения в процессе сжатия.

Схемы сочетания и парного взаимодействия валков усовершенствованно го рабочего органа по ступеням отжима шерсти после влажной обработки представлены на рисунке 26.

Кроме того, за счет выполнения боковых поверхностей валков гребнеоб разной формы и расположения их с определенным смещением друг относи тельно друга обеспечивается продольное и поперечное расщепление внутрен них связей влажной шерсти с одновременным формированием слоя шерсти заданной конфигурации и толщины.

1 – отжимной ведущий валок;

2 – отжимной ведомый валок;

3 – формирующий ведущий валок Рисунок 24 – Технологическая схема отжимного устройства с усовершенствованным рабочим органом а) б) а) в собранном виде;

б) по элементам Рисунок 25 – Общий вид усовершенствованного рабочего органа І ступень отжима шерсти ІІ ступень отжима шерсти Рисунок 26 – Схема парного взаимодействия валков усовершенствованного рабочего органа В процессе работы отжимного устройства формирующий ведущий валок 3 подает шерсть с влажностью (W0) и плотностью (0) в зону контакта с от жимным ведомым валком 2. Слой влажной шерсти при взаимодействии с гребнями боковых поверхностей валков 3 и 2 претерпевает определенные пре образования. Он растягивается, сжимается, уплотняется, формируется по кон фигурации валков и приобретает гребнеобразную форму с толщиной слоя влажной шерсти, равной ширине зазора (В). При этом определенная часть вла ги (W1) удаляется из влажной шерсти (І ступень отжима), далее частично от жатая шерсть с влажностью (W1) и плотностью (1) подается к отжимной паре валков 1 и 2. В зоне контакта отжимного ведущего 1 и отжимного ведомого валков частично отжатый слой влажной шерсти при действии усилия сжатия (Р) окончательно отжимается (II ступень отжима) от остатка влаги (W2). Да лее отжатая шерсть с влажностью (W2) и плотностью (2) подается на даль нейшую обработку.

Производственные испытания отжимного устройства УВП-10 с усовер шенствованным рабочим органом проведены в октябре 2010 г. (частное пред приятие «Романцов И.Н.», г. Запорожье) в составе технологического модуля первичной обработки шерсти ТМ ПОШ-8,0 (рисунок 27) согласно разработан ной программе и методике испытаний.

Рисунок 27 – Отжимное устройство УВП-10 с усовершенствованным рабочим органом в составе технологического модуля ТМ ПОШ-8, За период испытаний осуществлена первичная обработка 485 кг шерсти, в том числе тонкой – 49 кг;

полутонкой – 400 кг и грубой – 36 кг (таблица 9) по механизированной технологии ИМЖ НААН, предусматривающей поэтапный отжим шерсти после каждого цикла влажной обработки (замачивания, промы вания и полоскания) с помощью отжимного устройства с усовершенствован ным рабочим органом УВП-10 и моечно-отжимной машины МВМ-0,24, по следующую фильтрацию отработанного моющего раствора через усовершен ствованный проточный фильтр Ф-3,0 по замкнутому циклу и повторное его использование для последующего промывания шерсти.

Методика производственных испытаний предусматривала проведение технической экспертизы отжимного устройства УВП-10, его зоотехническую, энергетическую и эксплуатационно-технологическую оценки.

Таблица 9 – Характеристика шерсти Загрязненность, % Влаж- Шерстя- Выход Название ность, ной жир, мытой растительные грязь шерсти, % примеси % % Шерсть тонкая 14,78 2,32 20,66 7,49 85, Шерсть полутонкая 13,69 6,25 13,02 4,46 86, Шерсть грубая 16,50 4,25 21,10 8,09 83, Влажность шерсти в процессе испытаний определяли влагомером Ultra-X. Качественные показатели работы отжимного устройства УВП-10 и моечно-отжимной машины МВМ-0,24 в составе технологического модуля ТМ ПОШ-8,0 оценивали по уровню степени отжима шерсти после каждого цикла влажной обработки. Динамика изменения влажности шерсти (W) по этапам производственного цикла и степень ее отжима (W) после каждого цикла влажной обработки представлены на рисунке 28.

Рисунок 28 – Динамика изменения влажности шерсти (W) по этапам производственного цикла и степень ее отжима (W) после каждого цикла влажной обработки По результатам производственных испытаний определены основные технические данные и показатели качества работы отжимного устройства УВП-10 и моечно-отжимной машины МВМ-0,24 (таблица 10).

Таблица 10 – Технические характеристики и показатели качества работы УВП-10 и МВМ-0, Значение показателя технологические требова испытания Показатель ния УВП-10 МВМ-0,24 УВП-10 МВМ-0, Производительность, кг/ч до 10 до 10 35,0–42,0 Мощность, кВт не более 1,2 не более 2,2 0,27 2, Обслуживающий персонал, чел. 1 1 1 Габариты, мм длина 800 3000 725 ширина 810 1000 805 высота 800 1200 720 Масса, кг до 80 до 750 70 Удельная материалоемкость, кг·ч/кг 8,0 75,0 1,66 72, Удельная энергоемкость, кВт·ч/кг 0,12 0,22 0,0064 0, Влажность шерсти, %:

после влажной обработки 85–90 85–90 87,3 86,8–87, после отжима 45–55 45–55 50,1 49,8–50, Степень отжима шерсти, % не менее 40 не менее 40 42,62 42,56–42, Выводы 1. Установлено, что опытный образец усовершенствованного валкового устройства УВП-10 и моечно-отжимная машина МВМ-0,24 обеспечивают не обходимую степень отжима шерсти (от 42,56 до 42,64%), что отвечает всем требованиям к такого типа отжимным устройствам (не менее 40%).

2. Использование усовершенствованного валкового устройства УВП-10 и моечно-отжимной машины МВМ-0,24 в составе технологического модуля ТМ ПОШ-8,0 при реализации механизированной технологии ИМЖ НААН обеспечивает повышение на 25% качества промывания шерсти при сокраще нии потерь воды и моющих средств на промывание шерсти в 1,5–2,0 раза, за трат труда и энергии – до 30%.

3. Экономический эффект от применения усовершенствованного валково го устройства УВП-10 и моечно-отжимной машины МВМ-0,24 в составе тех нологического модуля первичной обработки шерсти ТМ ПОШ-8,0 при по этапном отжиме шерсти после каждого цикла влажной обработки составляет 3900,0 грн./т, в том числе усовершенствованного валкового устройства УВУ 10 – 1250,0 грн./т, моечно-отжимной машины – 2650,0 грн./т.

Литература 1. Сухарльов, В.О. Обґрунтування розроблення техніко-технологічного модуля для виготов лення повсті на місцях виробництва вовни / В.О. Сухарльов, В.В. Лиходід, І.М. Романцов // Механізація, екологізація та конвертація біосировини у тваринництві: зб. наук. праць. – Запоріжжя: ІМТ УААН, 2008. – Вип. 1 (5, 6). – С. 116-119.

2. Тимошенко, Н.К. Новые-старые проблемы промывки овечьей шерсти / Н.К. Тимошенко, Н.В. Рогачев // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2004. – № 2. – С. 18-20.

3. Кузнецов, В.А. Обоснование конструктивных параметров высокопроизводительных вал ковых машин интенсивного отжима: дис. …канд. техн. наук / В.А. Кузнецов. – Кострома, 1984. – 176 с.

4. Фомин, Ю.Г. Разработка теоретических основ и средств повышения эффективности обра ботки тканей валковыми модулями отделочных машин: дис. …д-ра техн. наук / Ю.Г. Фо мин. – Иваново, 2001. – 357 с.

5. Туринський, В.М. Обґрунтування і розробка системи технологічних рішень та способів ви робництва продукції вівчарства: дис…. д-ра с.-г. наук: 06.02.04 / В.М. Туринський. – Ас канія-Нова, 2005. – 416 с.

УДК 004:631. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ МАШИН Л.В. Борисова, д.т.н., проф., В.П. Димитров, д.т.н., проф., Н.М. Сербулова, к.т.н.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация e-mail:kaf-qm@donstu.ru Одной из важных составляющих стратегии модернизации технической политики в АПК является разработка и внедрение машин нового, интеллекту ального типа [1]. Выявление и моделирование процедур принятия решений при эксплуатации зерноуборочных машин позволило разработать метод орга низации технического обслуживания (ТО), отличительной особенностью ко торого является использование эвристик и нечетких знаний [2, 3]. Предложен ный метод основан на применении экспертных систем (далее – ЭС), то есть компьютерных программ, использующих экспертные знания для обеспечения эффективного решения задач в узкой предметной области. Центральной науч ной проблемой при создании ЭС является представление знаний рассматрива емой предметной области [4]. Моделирование процессов принятия решений при технологической регулировке и поиске неисправностей основано на мето дах искусственного интеллекта и теории нечетких множеств. При практиче ской реализации метода ТО были решены задачи, связанные с проектировани ем ЭС, а именно: разработана информационно-логическая модель предметной области;

разработана архитектура экспертной системы;

сформирована база знаний экспертной системы;

созданы программные средства.

Ранее нами было показано [3, 5], что задача управления технологическим процессом комбайна (технологическая настройка и корректировка технологи ческих регулировок) есть задача принятия решения в нечеткой среде.

В соответствии с принятым подходом разработаны модели признаков X, Y, V (факторов внешней среды, регулировочных параметров и показателей ка чества работы комбайна) в виде семантических пространств и соответствую щих им функций принадлежности [3]:

R(x1, x2, …, xi,) (0;

1), {Xi, Т(Xi), U, G, M}, {Yj, Т(Yj), U, G, M}, R(y1, y2, …, yj,) (0;

1), {Vk, Т(Vk), U, G, M}, R(v1, v2, …, vk,) (0;

1).

Обобщенная модель предметной области «технологическая регулировка»

принята в виде композиции нечетких отношений рассматриваемых семантиче ских пространств.

R1 R2 для xX;

yY;

vV;

R1 R2 (x, v) (R1(x,y) R2(y,v)), где R1 – нечеткое отношение между факторами внешней среды и регули руемыми параметрами R1 {Xi, Т(Xi), U, G, M}{Yj, Т(Yj), U, G, M};

(x,y)XY;

R2 – нечеткое отношение между регулировочными параметрами и показателями качества работы комбайна R2 {Yj, Т(Yj), U, G, M}{VZk, Т(Vk), U, G, M};

(y,v)YV.

Результаты моделирования позволили разработать механизм вывода ре шений экспертной системы по технологической регулировке машины, осно ванный на нечетком выводе. Функции принадлежности и система продукци онных правил являются элементами базы знаний экспертной системы.

На основе теоретических исследований предметных областей разработа на экспертная система, которая включает подсистемы «Конструкция», «Настройка», «Регулировки», «Неисправности» [6, 7]. Экспертная система ре ализует функции: описание конструкции машины;

анализ информации о тех нологических процессах комбайновой уборки;

предварительная настройка машины;

корректировка технологических регулировок;

поиск причин неис правностей;

объяснение полученных результатов;

дополнение и редактирова ние знаний;

помощь пользователю при работе с ЭС.

Специфические особенности предметной области и основные требова ния, предъявляемые к экспертным системам, определили состав ее компонент.

Экспертная система имеет блоки:

блок ввода информации;

база знаний;

блок приобретения знаний;

блок ответа;

блок объяснения решений;

блок разрешения противоречий;

блок управления с «машиной» вывода;

блок обучения.

Экспертная система работает в двух режимах: а) приобретение знаний;

б) решение задачи.

В режиме приобретения знаний инженер по знаниям совместно с экспер том формируют базу знаний. Блок приобретения знаний реализован как само стоятельная программа, позволяющая эксперту в автоматизированном режиме формировать базу знаний и дополнять, удалять и редактировать знания.

В режиме решения задачи с ЭС общается пользователь. Диалоговый блок ввода информации обеспечивает естественно-языковый интерфейс с пользова телем. Блок поиска причин неисправностей содержит перечень возможных неисправностей и методов их устранения. Блок настройки содержит описание технологических регулировок рабочих органов для различных условий функ ционирования. Блок анализа ситуации содержит описание условий уборки.

Блок поиска причин появления отклонений показателей качества технологиче ского процесса от допустимых значений содержит перечень возможных от клонений и методов их устранения. Блок механизмов вывода на основе теку щей информации, полученной от пользователя (либо от датчиков), правил и фактов о предметной области формирует решение задачи. Блок объяснения решений позволяет разъяснить пользователю, каким образом получено то или иное решение, какие правила и почему при этом использовались. Блок синтеза ответа является конечным звеном в работе ЭС. В зависимости от желания пользователя решение задачи может быть представлено на дисплее, выведено на печать (рисунок 29).

Данные База знаний ИИС о качестве уборки Блок Предварительная объяснения настройка решений Конструкция Диалоговый Решение Пользователь блок ввода задачи информации Технологическая Блок регулировка Неисправности ответа Блок обучающих компонент Блок приобретения знаний Эксперт Рисунок 29 – Структурная схема аппаратно-программного комплекса «Электронный эксперт»

Блок обучения включает подсистемы мультимедиа для наглядного пред ставления протекающих процессов и устройства различных элементов систем и агрегатов комбайна.

В ЭС учтены требования, которые предъявляются к «дружелюбному» ин терфейсу. Основная проблема разработки интерфейса связана с отсутствием у пользователя навыков работы на компьютере. Таким образом, организация квалифицированной помощи подсказок из дополнительной услуги вырастает в ключевой вопрос. В экспертной системе используются элементы мультимедиа, которые существенно увеличивают наглядность и позволяют облегчить работу пользователей, не привыкших к использованию компьютеров.

Исходные данные для выбора начальных значений регулировочных па раметров молотилки представлены фреймом «Данные» со слотами, содер жащими 10 факторов внешней среды (условий уборки) [8, 9]. Выходные дан ные (значения регулировочных параметров) представлены фреймом «Пара метры». Подобные фреймы построены для жатвенной части, платформы подборщика и молотилки и содержат 19 регулируемых параметров. База зна ний содержит описание взаимосвязей 28 признаков нарушения технологиче ского процесса с регулировочными параметрами и параметрами техническо го состояния машины.

Контекстно-зависимая помощь, объяснительная компонента, система вложенных меню и другие средства «дружелюбного» интерфейса обеспечива ют пользователю эффективную работу с системой, а наряду с возможностью расширения базы знаний – жизнестойкость системы.

Учитывая особенности использования экспертной системы в полевых условиях, признано целесообразным использование в качестве платформы для поставки ЭС как Notebook, так и карманных персональных компьютеров – КПК (portable digital assistant – PDA). Составляющие КПК компактны и тесно интегрированы, благодаря чему КПК весит около 200 г и помещается в нагрудном кармане комбинезона оператора (сотрудника технического центра).

При использовании КПК получить доступ к ЭС можно за пару секунд. Интер фейс карманных персональных компьютеров предельно интуитивен. Срок ав тономной работы для большинства КПК составляет 5–8 часов непрерывной работы, этого хватает на 2–4 дня без подзарядки аккумулятора, что в полевых условиях играет значительную роль. Основным хранилищем информации яв ляется встроенная память (объемом от 2 до 64 Мб), а роль внешнего накопите ля, на котором хранится экспертная система, выполняет карта флэш-памяти (объемом от 128 Мб до 2 Гб) (рисунок 30).

Ключевое преимущество построения экспертной системы на основе ло гико-лингвистического представления нечетких экспертных знаний заключа ется в компактном и адекватном представлении реальных ситуаций функцио нирования уборочных машин. На основе единого формализма имеется воз можность учета количественных и лингвистических признаков внешней сре ды, параметров технического состояния, регулируемых параметров машины и показателей качества работы.

Применение исследовательского прототипа экспертной системы в поле вых условиях позволяет решать задачу управления технологическим процес сом при наличии операторов низкой квалификации. Создание на базе экс пертной системы интеллектуальной си стемы управления технологическим процессом комбайновой уборки позво ляет реализовать современную страте Рисунок 30 – Практическое использова- гию по созданию машин нового типа.

ние КПК в полевых условиях (установка Практической реализацией являет значений регулируемых параметров) ся создание программных средств для автоматизированного решения задач, которые зарегистрированы в Роспатенте (№ 2005612734, № 2005620290, № 2006610834, № 2005612778, № 2006610870, № 2007611656, № 2009620520, № 2009614549 и др.).

Организационно-техническая оценка эффективности применения ЭС по казала, что ее использование позволяет повысить качество принимаемых ре шений;

уменьшить затраты времени на регулировку в 1,5–4 раза по сравнению с традиционными методами;

снизить разброс значений затрачиваемого време ни в зависимости от опыта работы оператора и, как следствие, повысить на 7– 11% сменную производительность комбайнов.

Литература 1. Краснощеков, Н.В. Агроинженерная стратегия: от механизации сельского хозяйства к его интеллектуализации! / Н.В. Краснощеков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2010. – № 8. – С. 5-7.

2. Борисова, Л.В. Методика моделирования предметной области «технологическая настрой ка» в нечеткой постановке / Л.В. Борисова // Доклады РАСХН. – 2005. – № 6. – С. 62-65.

3. Борисова, Л.В. Формализация знаний при лингвистическом описании технических систем / Л.В. Борисова, В.П. Димитров / Ростов н/Д: ДГТУ, 2011. – 209 с.

4. Асаи, К. Прикладные нечеткие системы: пер с япон. / К. Асаи, Д. Ватада, С. Сугэно. – М.:

Мир, 1993. – 368 с.

5. Димитров, В.П. Основы построения базы знаний экспертной системы по технологической регулировке машин / В.П. Димитров // Вестник ДГТУ. – 2001. – № 3. – С. 11-20.

6. Димитров, В.П. Совершенствование информационной службы по использованию комбайнов / В.П. Димитров, Л.В. Борисова // Техника в сельском хозяйстве. – 2008. – № 4. – С. 25-28.

7. Борисова, Л.В. Особенности моделирования процесса принятия решений при технологиче ской регулировке машин / Л.В. Борисова, В.П. Димитров // Мех. и электр. сельского хоз-ва.

– 2009. – № 4. – С. 2-5.

8. Уборка урожая комбайнами «Дон» / Э.И. Липкович [и др.]. – М.: Росагропромиздат, 1989. – 220 с.

9. Жалнин, Э.В. Технологии уборки зерновых комбайновыми агрегатами / Э.В. Жалнин, А.Н. Савченко. – М.: Россельхозиздат, 1985. – 206 с.

УДК 005.591. ПОСТРОЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИЙ Ю.А. Кислый, магистр, А.И. Лабкович Республиканское унитарное предприятие «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.