Ministry of Education and Science of Ukraine193.105.7.210:8181/sites/default/files/technical... ·...

Міністерство освіти і науки України Ministry of Education and Science of Ukraine

НАУКОВИЙ ЖУРНАЛ SCIENTIFIC JOURNAL

2017, № 2 (8)

ENGINEERING OF NATURE MANAGEMENT

2017, # 2 (8)

Харків – 2017 – Kharkiv

НАУКОВИЙ ЖУРНАЛ «ІНЖЕНЕРІЯ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ»

SCIENTIFIC JOURNAL «ENGINEERING OF NATURE MANAGEMENT»

Журнал «Інженерія природокористуван-

ня» містить оглядові статті та результати до-сліджень у відповідності із рубриками:

Енергозбереження

і альтернативна енергетика. Мобільні і стаціонарні

енергозасоби та їх елементи. Транспортні процеси

агропромислового комплексу. Інтенсивні та екологічно ощадні

технології рослинництва. Техніка і технології тваринництва. Інженерія використання

та відновлення довкілля. Механіка агротехнологічних матеріалів. Переробка та зберігання

сільськогосподарської продукції. Конструкція і теорія

сільськогосподарських машин. Ефективність використання

машин в землеробстві. Мехатроніка і цифрові технології

природовикористання. Якість, стандартизація, безпека,

екологічність та ергономічність машин і технологій.

Журнал призначений для виробничників,

викладачів, наукових співробітників, аспіра-нтів і студентів, які спеціалізуються у відпо-відних або суміжних галузях науки та напря-мках виробництва.

Засновник: Харківський національний технічний

університет сільського господарства ім. П. Василенка. Журнал виходить 2 – 4 рази на рік. Мова видан-

ня: українська, російська, англійська. Затверджено до друку рішенням Вченої ради Ха-

рківського національного технічного університету ім. П. Василенка (протокол №2 від 26.10.2017).

Журнал включено до Переліку наукових фа-

хових видань України відповідно до наказу Міні-стерства освіти і науки України № 1328 від 21.12.2015.

ISSN 2311-1828

© Харківський національний технічний університет сільського господарства

імені Петра Василенка, 2017.

The scientific journal «Engineering of na-ture management» contains review papers and research results in accordance with sessions:

Energy saving

and alternative power engineering. Mobile and stationary

power units and their elements. Transport processes

of agro-industrial complex. Intensive and environmentally saving

crop growing technologies. Engineering and technologies in livestock. Engineering of use

and restoration of environment. Mechanics of agrotechnological materials. Processing and storage

of agricultural products. Construction and theory

of agricultural machines. Efficiency of application of

machinery in agriculture. Mechatronics and digital technology of

natural resources management. Quality, standardization, safety,

environmentalism and ergonomics of machines and technologies.

The journal is designated for manufactur-

ers, teachers, researchers, postgraduate stu-dents and students who specialize in relative or corresponding fields of science and production directions.

Founder: Kharkiv Petro Vasylenko National Tech-

nical University of Agriculture. The journal is released 2 – 4 times a year. Lan-

guages of publication: Ukrainian, Russian and English. Approved for publication by decision of Academic

council of Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture (protocol №2 from 26.10.2017).

The journal included in the list of scientific pro-

fessional publications of Ukraine under the Ministry of Education and Science of Ukraine of 12.21.2015 № 1328.

ISSN 2311-1828

© Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University

of Agriculture, 2017.

Редакційна колегія:

Головний редактор – Мельник В.І., д. т. н., академік АНВО України (Харків, Україна).

Заступник головного редактора – Лук’яненко В.М., к. т. н., доцент (Харків, Україна).

Відповідальний секретар – Чигрина С.А. Члени редакційної колегії: Войтов В.А., д. т. н., проф. (Харків, Україна) –

транспортні процеси агропромислового комплексу і механіка агротехнологічних матеріалів;

Лебедєв А.Т., д. т. н., проф., академік АНВО України (Харків, Україна) – мобільні і стаціонарні енергозасоби та їх елементи;

Завгородній О.І., д. т. н., проф., (Харків, Україна) – конструкція і теорія сільськогосподарських машин та переробка і зберігання сільськогосподарської продукції;

Пастухов В.І., д. т. н., проф. (Харків, Україна) – інтенсивні та екологічно ощадні технології рослинництва;

Мегель Ю.Є., д. т. н., проф., (Харків, Україна) – мехатроніка і цифрові технології природокористування;

Адамчук В.В., д. т. н., проф., академік НААН Ук-раїни (Глеваха, Київська обл., Україна) – інтенсивні та екологічно ощадні технології рослинництва;

Булгаков В.М., д. т. н., проф., академік НААН Ук-раїни (Київ, Україна) – конструкція і теорія сільського-сподарських машин;

Надикто В.Т., д. т. н., проф., чл.-кор. НААН Укра-їни (Мелітополь, Україна) – ефективність використан-ня машин в землеробстві;

Подригало М.А., д. т. н., проф., академік АНВО України (Харків, Україна) — мобільні і стаціонарні енергозасоби та їх елементи;

Ужик В.Ф., д. т. н., проф. (Бєлгород, Росія) – тех-ніка і технології тваринництва;

Дімітров Л.В., д. т. н., проф. (Софія, Болгарія) – ефективність використання машин в землеробстві;

Алтибаєв А.Н., д. т. н., доц., академік МАІН (Ал-мати, Казахстан) – мехатроніка і цифрові технології природокористування;

Сергієнко О.Ю., к.т.н., проф. (Мехікалі, Мексика) – мехатроніка і цифрові технології природоко-ристування;

Меркореллі П., к.т.н., проф. (Люнебург, Німеч-чина) – мехатроніка і цифрові технології приро-докористування.

Адреса редакції: ННІ МСМ, ХНТУСГ ім. П. Василенка, просп. Московський 45, Харків, Україна, 61050 Тел.: +38 (057) 732-86-40 Сайт: http://mtf.khntusg.com.ua E-mail: [email protected]

Editorial Board:

Editor-in-Chief – Melnyk V.I., Full Doctor (Engr.), Mem-ber of Higher Education Academy of Sciences of Ukraine (Kharkiv, Ukraine).

Associate Editor – Lukianenko V.M., PhD (Engr.), Asso-ciate Professor (Kharkiv, Ukraine).

Executive Secretary – Chygryna S.A. Editorial Staff: Voitov V.A., Full Doctor (Engr.), Professor (Kharkiv,

Ukraine) – transport processes of agro-industrial complex and mechanics of agrotechnological materials;

Lebediev A.T., Full Doctor (Engr.), Professor, Mem-ber of Higher Education Academy of Sciences of Ukraine (Kharkiv, Ukraine) – mobile and stationary power units and their elements;

Zavhorodnii O.I., Full Doctor (Engr.), Professor (Kharkiv, Ukraine) – processing and storage of agricultural products, construction and theoryof agricultural machines;

Pastukhov V.I., Full Doctor (Engr.), Professor (Kharkiv, Ukraine) – intensive and environmentally saving crop growing technologies;

Megel Yu.E., Full Doctor (Engr.), Professor (Kharkiv, Ukraine) – mechatronics and digital technology of natural resources management;

Adamchuk V.V., Full Doctor (Engr.), Professor, Member of Ukrainian Academy of Agrarian Sciences (Hlevakha, Kiev Oblast, Ukraine) – intensive and environ-mentally saving crop growing technologies;

Bulgakov V.M., Full Doctor (Engr.), Professor, Mem-ber of Ukrainian Academy of Agrarian Sciences (Kiev, Ukraine) – construction and theory of agricultural machines;

Nadykto V.T., Full Doctor (Engr.), Professor, Mem-ber Correspondent of Ukrainian Academy of Agrarian Sci-ences (Melitopol, Ukraine) – efficiency of application of machinery in agriculture;

Podryhalo M.A., Full Doctor (Engr.), Professor, Member of Higher Education Academy of Sciences of Ukraine (Kharkiv, Ukraine) – mobile and stationary power units and their elements;

Uzhik V.F., Full Doctor (Engr.), Professor (Bielhorod, Russia) – engineering and technologies in livestock;

Dimitrov L.V., Full Doctor (Engr.), Professor (Sofia, Bulgaria) – efficiency of application of machinery in agriculture;

Altybayev A.N., Full Doctor (Engr.), Аssociate pro-fessor, Member of International Information Academy (Almaty, Kazakhstan) – mechatronics and digital technol-ogy of wildlife management;

Sergiyenko O.Yu., PhD (Engr.), Professor (Mexicali, Mexico) – mechatronics and digital technology of natural resources management;

Mercorelli P., PhD (Engr.), Professor (Luneburg, Germany) – mechatronics and digital technology of natu-ral resources management.

Editorial address: ERI MSM, KhNTUA, prospect Moskovskii, 45, Kharkiv, Ukraine, 61050 Tel.: +38 (057) 732-86-40 Site: http://mtf.khntusg.com.ua E-mail: [email protected]

4 Зміст

Content

Інженерія природокористування, 2017, №2(8), с. 4 - 5

Engineering of nature management, 2017, #2(8), p. 4 - 5 www.mtf.khntusg.com.ua

••• ЗМІСТ ••• ••• CONTENT •••

••• Транспортні процеси агропромислового комплексу ••• ••• Transport processes of agro-industrial complex •••

Мельник В.И., Аникеев А.И., Сыровицкий К.Г. Логистика технологических процессов растениеводства .................................................................................................................................. 6

••• Інтенсивні та екологічно ощадні технології рослинництва ••• ••• Intensive and ecosaving techniques in crop production •••

Boiko A.I., Savchenko V.M., Krot V.V. Mathematical modelling of transition of nozzles for liquid sprayer and generation of microclimate in the premises of greenhouses into various possible conditions .............................................................................................................................................. 11

Панкова О.В., Пузік В.К., Фесенко А.М., Безпалько В.В. Гібридизація зернових залежно від гідротермічних умов ....................................................................................................................... 15

••• Переробка та зберігання сільськогосподарської продукції ••• ••• Processing and storage of agricultural products •••

Котов Б.І., Калініченко Р.А., Спірін А.В. Математичне моделювання процесу сушіння рослинних матеріалів в барабанній сушарці при змінній швидкості переміщення матеріалу ...... 19

Стельмах В.М., Самчук Ю.Ю. Дослідження складу зернового вороху районованих на території Житомирської області основних зернових культур ..................................................... 24

Лукьяненко В.М., Никифоров А.А. Постановка задачи по расчёту поля скоростей воздушной среды между двумя эквидистантными плоскостями при совершении ими синхронных гармонических колебаний ................................................................................................................... 33

Пивень М.В. Эффективность сепарирования зерновых смесей плоскими виброрешетами с разрыхлителями ................................................................................................................................ 38

••• Конструкція і теорія сільськогосподарських машин ••• ••• Construction and theory of agricultural machines •••

Дмитрів В.Т., Городняк Р.В., Дмитрів Г.М. Моделювання динаміки переміщення сипкого матеріалу по конусному диску, що обертається ............................................................................... 45

Ольшанський В.П., Бурлака В.В., Малець О.М., Сліпченко М.В. Про нелінійну модель зернопотоку неоднорідної суміші по плоскому віброрешету ............................................................ 51

Пархоменко Г.Г., Пархоменко С.Г. Совершенствование следящих систем почвообрабатывающих машин ........................................................................................................... 56

Калінін Є.І., Поляшенко С.О., Єсіпов О.В. Динаміка коренезбиральної машини з системою підтримання глибини ходу робочих органів ....................................................................................... 63

Левчук О.В., Здобицький А.Я. Відновлення робочих органів ґрунтообробних знарядь електродуговим навуглецьовуванням ................................................................................................ 69

Сиромятников Ю. М. Вдосконалення робочих органів для підрізання та підйому ґрунту розрихлювально-сепаруючою машиною ........................................................................................... 74

Зміст 5

Content


www.mtf.khntusg.com.ua Engineering of nature management, 2017, #2(8), p. 4 - 5

••• Ефективність використання машин в землеробстві ••• ••• Efficiency of application of machinery in agriculture •••

Артьомов М.П. Аюбов А.М. Використання сучасних пристроїв для контролю динаміки мобільних сільськогосподарських агрегатів ...................................................................................... 78

Аникеев А.И., Калюжный А.Д., Сыровицкий К.Г. Моделирование процесса уборки и подготовки к хранению кукурузы на зерно ..................................................................................... 84

Артьомов М.П. Вплив зміни вертикальних прискорень машинно-тракторних агрегатів на ущільнення ґрунту при виконанні агротехнічних операцій ............................................................... 90

Тимчук В.М., Бондаренко Є.С., Святченко С.І., Косенко Р.О., Тимчук С.М., Осипова Л.С. Підходи щодо вибору об’єкту трансферу в системі технологічного забезпечення соняшнику .... 96

••• Якість, стандартизація, безпека, екологічність та ергономічність машин і технологій •••

••• Quality, standardization, safety, environmental and ergonomic properties of machines and techniques •••

Дубницкий В.Ю., Фесенко Г.В., Черепнев И.А. Модель определения величины одноразовой денежной помощи в случае гибели лиц, имеющих воинские или специальные звания ............... 104

Савченко Л.Г., Савченко В.М. Дослідження рівня виробничого травматизму та профзахворюваності при вирощуванні продукції рослинництва в умовах відкритого та захищеного ґрунту України ................................................................................................................. 116

••• Інформація ••• ••• Information •••

Правила для авторів ………………………………………………………………………………………… 121

6 Логистика технологических процессов растениеводства

Logistics of technological process of crop production

© В.И. Мельник, А.И. Аникеев, К.Г. Сыровицкий, 2017

© V.I. Melnik, A.I. Anikeev, K.G. Sirovitskiy, 2017

УДК 5.39.3

Логистика технологических процессов растениеводства

В.И. Мельник, А.И. Аникеев, К.Г. Сыровицкий

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко (г. Харьков, Украина)

В данной статье авторами рассмотрены и сгруппированы вопросы, формирующие базовое

представление о сущности логистического похода при выполнении технологических процессов растениеводства. Украина вышла на передовые рубежи в мире по валовому производству проду-кции растениеводства. Этот аспект заставляет задуматься над тем, на сколько, высока себестои-мость выращенной продукции и есть ли возможность её снижения.

В статье определены понятие логистической системы технологических процессов растени-еводства, подсистем, объединенных в одном процессе управления материальными и информа-ционными потоками растениеводства в пределах хозяйства, с момента основной подготовки по-чвы до реализации выращенной продукции.

Между подсистемами логистического похода при выполнении технологических процессов ра-стениеводства, а это агрономическая, инженерная и маркетинговая, установлены определенные функциональные связи и отношения. Каждая из подсистем выполняет свою узкую роль, опреде-ленную логистической системой.

Определена главная цель реализации логистического похода при выполнении технологиче-ских процессов растениеводства, заключающаяся в завоевании крепких конкурентных преиму-ществ организации на рынке, а также обозначены правила, с помощью которых логистика доби-вается поставленной цели.

Под логистикой растениеводства понимается – наука о контроле научно обоснованных сево-оборотов, поддержании и улучшении плодородия почв на уровне естественного и искусственного приёмов; планировании и управлении средствами механизации, их перемещением и выполне-нием работ по назначению в агротехнические сроки в пределах агротехнических требований в пределах хозяйства. Согласовании полевых и транспортных работ, во время проведения основ-ной подготовки поля, посева, ухода за посевами, уборочной компании. А также работы инженер-ной службы по поддержанию техники в рабочем состоянии; организации краткосрочного либо дли-тельного хранения, а также реализации выращенной продукции.

Ключевые слова: логистика, технологический процесс, растениеводство, цели логистики,

задачи логистики, логистическая система, подсистема, цепи, прибыль.

Введение. По мере развития экономики всё большую актуальность приобретают производ-ственные процессы, ориентированные на удо-влетворение разнообразных потребностей рынка, в частности в продукции растениевод-ства. Эффективную реализацию этих процессов способен обеспечивать логистический подход методологии, позволяющий оптимизировать всю цепь выращивания продукции растениеводства начиная от материального обеспечения до её ре-ализации. [1 - 3]

Состояние вопроса. Сегодняшнее время характерно тем, что потребление продуктов питания населением земного шара, в

количественном исчислении, с каждым годом становится всё более актуальным с постоянно увеличивающимся ростом населения. Объём производства продукции растениеводства важен не только в количественном, но и в качественном предложении.

Украина вышла на передовые рубежи в мире по валовому производству продукции растениеводства. Этот аспект заставляет задуматься над тем, на сколько высока себестоимость выращенной продукции, есть ли возможность её снизить, где есть узкие места в управлении материальными и информа-ционными потоками растениеводства.

В.И. Мельник, А.И. Аникеев, К.Г. Сыровицкий 7 V.I. Melnik, A.I. Anikeev, K.G. Sirovitskiy



Область растениеводства, в аграрно-про-мышленном комплексе, занимает ключевое ме-сто в обеспечении продукцией, как для перера-батывающей отрасли АПК, так и животновод-ства, птицеводства и других направлений дея-тельности АПК.

В АПК Украины достаточно большая разно-плановость ведения хозяйствования по их раз-меру, начиная с мелких фермерских, средних хо-зяйств, заканчивая крупными холдингами. Как показывает опыт их работы, наиболее эффек-тивно работают средние и крупные хозяйства, они имеют возможность проводить политику об-новления ресурсов с учётом современных пред-ложений рынка техники [3, 4]. С увеличением рынка предложений как отечественных, так и за-рубежных производителей техники, сортов се-мян, удобрений, химических средств зашиты рас-тений, старая форма управления ведения хозяй-ства становится менее эффективной. По мнению авторов, А. Сумца, О. Варченко, В. Гудкова, Ю. Пономарёвой [1] и других, более эффективным и дееспособным выступает форма управления ло-гистика растениеводства.

Выращивание конкурентно способных куль-тур в ценовой политике при реализации выра-щенной продукции чаще всего приводит к ло-кальному успеху. Без научно обоснованного под-хода к проведению паспортизации полей, по ре-зультатам которых, выбирается оптимальная технология возделывания с.х. культур ведёт к бе-режному отношению земельных ресурсов хозяй-ства, с точки зрения сохранения и улучшения плодородия почвы. Выбор выращиваемых с.х. культур даёт возможность оптимизировать сево-оборот. Выращивание продукции растениевод-ства делится на следующие этапы:

– обеспечение хозяйства посевным материа-лом, удобрениями, средствами защиты растений от вредителей, болезней, сорняков и т.д;

– обновление средств механизации хозяй-ства, обеспечение запасными частями средств механизации, материалами для проведения пла-новых технических обслуживаний машинно-трак-торного парка и парка автомобилей;

– реализации выращенной продукции. На каждом из этапов роль логистики доста-

точно велика. Реализация логистического похода при выполнении технологических процессов рас-тениеводства сокращаются – транспортные рас-ходы, затраты на приобретение и хранение мате-риальных ресурсов и готовой продукции, и как результат увеличить доходы от реализации вы-ращенной продукции.

Подходы к определению логистики. Исто-рически логистика развивалась как военная дис-циплина. Здесь термин известен с IX в. н. э. (Ви-

зантия), обозначая в основном четкую, слажен-ную работу тыла по обеспечению войск всем не-обходимым, т. е. работу, которая является значи-мым составляющим боевого успеха.

В 70-е гг. XX в. логистика сформировалась как экономическая наука, а к 90-м гг. сфера ее применения значительно расширилась. В первую очередь это связано с развитием мето-дов управления материальными и сопутствую-щими потоками.

В связи с глубоким проникновением логи-стики во все сферы хозяйственной деятельности в научной литературе стало встречаться доста-точно большое количество трактовок понятия «логистика».

Логистика – наука об оптимизации ма-териальных потоков, потоков услуг и связанных с ними информационных, финансовых и других потоков и управлении ими в определенной микро-, мезо- или макроэкономической системе для достижения поставленных перед ней целей. Это определение логистики представлено в достаточно широком, с экономической точки зрения, смысле.

В узком смысле логистику определяют следу-ющим образом.

Логистика – наука о планировании и контроле материальных и нематериальных операций, со-вершаемых в процессах: доведения сырья и ма-териалов до производственного предприятия; внутризаводской переработки сырья, материа-лов и полуфабрикатов; доведения готовой про-дукции до потребителя, передачи, хранения и об-работки соответствующей информации, а также об управлении этими процессами.

В ряде определений подчеркивается высо-кая значимость творческого потенциала в реше-нии задач логистики: логистика – это искусство и наука определения потребностей, а также приоб-ретения, распределения и содержания в рабо-чем состоянии в течение жизненного цикла всего того, что обеспечивает эти потребности.

А значение термина «логистика» как раз и есть организация процесса. Описываемое этим термином явление появилось тогда, когда про-стейшая модель организации (руководитель определяет, кто и что должен делать) «когда» и «в какой последовательности».

Логистика – интегральный инструмент ме-неджмента, способствующий достижению стра-тегических, тактических или оперативных целей организации бизнеса за счет эффективного (с точки зрения снижения общих затрат и удовле-творения требований конечных потребителей к качеству продуктов и услуг) управления матери-альными и (или) сервисными, а также сопутству-ющими им потоками (финансовыми, информаци-онными и т. п.). [1 - 3].





Логистика растениеводства по своей сути ближе к трактовке, когда простейшая модель ор-ганизации (руководитель определяет, кто и что должен делать) была дополнена правилами: «ко-гда» и «в какой последовательности».

Цели и задачи логистики технологических процессов растениеводства. Логистика техно-логических процессов растениеводства сконцен-трирована, во временном пространстве, от начала подготовки почвы под культуру, до разме-щения выращенной продукции на складе, т.е. с учётом оптимальной технологии и в чётком соот-ветствии технологической карты на выращива-ние культуры.

В логистике технологических процессов рас-тениеводства как дисциплине необходимо выде-лять следующие разделы:

– информационная логистика; – закупочная (снабженческая) логистика; – логистика производственных процессов; – сбытовая логистика; – логистика запасов; – логистика складирования (складская); – транспортная логистика. [1, 2, 3] В логистике технологических процессов

растениеводства ключевую роль играет служба агронома, которая осуществляет контроль за проведением мероприятий по поддержанию и улучшению плодородия почвы и рациональном выборе сортов культур, культивируемых сель-скохозяйственным предприятием. Здесь скон-центрирована информационная логистика и закупочная логистика и инженерная служба, которая выполняет функции обеспечения рациональным составом машинно-тракторного парка полевых работ растениеводства, а также по поддержанию техники в рабочем состоянии (логистика производственных процессов, ло-гистика запасов). Важную роль в растени-еводстве играет маркетинговая служба, занима-ющаяся реализацией выращенной продукции (логистика складирования, сбытовая).

Отличительной особенностью деятельности сельскохозяйственных предприятий в области растениеводства является сезонность выполне-ния работ, зависимость работ от погодных усло-вий, которые оказывают существенное влияние на получение предполагаемого урожая сельско-хозяйственных культур, как конечного продукта производства. Однако, хорошо скоординирован-ная работа сельскохозяйственного предприятия в течение года во всех её службах приводит к до-стижению поставленной цели.

В условиях перехода к рыночным отноше-ниям единые системы нормативов совершен-ствования материально-технической базы те-ряют свое прежнее значение. Каждый субъект

хозяйствования самостоятельно оценивает кон-кретную ситуацию и принимает решения. Как свидетельствует мировой опыт, лидерство в конкурентной борьбе приобретает сегодня тот, кто компетентен в области логистики, вла-деет ее методами.

Понятие логистической системы является главным в логистике. Сложная организационная система, состоящая из фрагментов подсистем, объединенных в одном процессе управления ма-териальными и сопутствующими процессами, яв-ляется логистической.

Задачи функционирования цепей системы объединены внутренними задачами структуры производства продукции растениеводства.

Между подсистемами логистической си-стемы установлены определенные функцио-нальные связи и отношения. Некоторая функци-онально обособленная структура называется ло-гистической подсистемой. Например, агрономи-ческая, инженерная и маркетинговая подси-стемы. Каждая из подсистем выполняет свою уз-кую роль, определенную логистической систе-мой. Каждая логистическая подсистема состоит из логистических цепей.

Инженерная служба, как подсистема, де-лится на цепи инженер по эксплуатации ма-шинно-тракторного парка, инженерная ремонт-ная служба машинно-тракторного парка, транс-портная инженерная служба внутрихозяйствен-ных перевозок.

Существует несколько типов подсистем логи-стической системы: генерирующие, преобразую-щие и поглощающие [1. 2]. Материальные потоки в подсистемах логистической системы могут схо-диться, дробиться, разветвляться. Логистиче-скими звеньями в растениеводстве можно считать – «почва – рабочий орган машины», «поле – ма-шина – расстояние от места загрузки до поля или наоборот», «продукция растениеводства – поле – склад для временного либо долгосрочного хране-ния» [4. 5, 6], «ангары – хранение техники – регу-лировочная площадка», «склад запасных частей – мастерские для ремонта машин – поле», «нефте-хозяйство предприятия – поле», и т.д.

Логистические подсистемы логистической си-стемы взаимосвязаны и объединены для дости-жения одной цели получение высоких урожаев продукции растениеводства.

Следующее понятие в логистике – логистиче-ская сеть. Логистическая сеть – это большое ко-личество выше указанных звеньев логистической системы, находящихся во взаимосвязи между со-бой по материальным или сопутствующим им ин-формационным потокам в границах логистиче-ской системы.

В.И. Мельник, А.И. Аникеев, К.Г. Сыровицкий 9 V.I. Melnik, A.I. Anikeev, K.G. Sirovitskiy



Логистическая сеть является более узким по-нятием в отличие от логистической системы, ко-торая характеризуется наличием высшего логи-стического менеджмента, реализующего целе-вую функцию системы.

Основные задачи логистики технологических процессов растениеводства решаются и реали-зуются на операционном уровне управления хо-зяйства. Суть их кроется в следующем:

– сборе, аккумулировании, анализе, хране-нии и передаче информации о движении матери-альных потоков;

– планировании, формировании, организа-ции перемещения и сохранении материальных запасов;

– управлении технологическими процессами механизированных работ;

– расчете и выборе оптимальных маршрутов движения средств механизации и доставки выра-щенного урожая;

– выборе типа и вида транспортных средств для доставки грузов в пределах хозяйства;

– управлении процессом складирования ма-териальных потоков для реализации выращен-ной продукции;

– организации и планировании реализации выращенной продукции.

Выводы. 1. Выращивание конкурентно способных

культур в ценовой политике при реализации вы-ращенной продукции чаще всего приводит к ло-кальному успеху. Без научно обоснованного под-хода к проведению паспортизации полей, по ре-зультатам которых, выбирается оптимальная технология возделывания с.х. культур ведёт к бе-режному отношению земельных ресурсов хозяй-ства, с точки зрения сохранения и улучшения плодородия почвы.

2. Логистика растениеводства по своей сути ближе к трактовке, когда простейшая модель организации (руководитель определяет, кто и что должен делать) «когда» и «в какой после-довательности».

3. Под логистикой растениеводства понима-ется – наука о контроле научно обоснованных се-

вооборотов, поддержании и улучшении плодоро-дия почв на уровне естественного и искусствен-ного приёмов; планировании и управлении сред-ствами механизации, их перемещением и выпол-нением работ по назначению в агротехнические сроки в пределах агротехнических требований. Согласовании полевых и транспортных работ, во время проведения основной подготовки поля, по-сева, ухода за посевами, уборочной компании. А также работы инженерной службы по поддержа-нию техники в рабочем состоянии; организации краткосрочного либо длительного хранения, а также, реализации выращенной продукции.

Литература

1. Сумець О.М. Теоретико-методологічні за-

сади логістичної діяльності підприємств аграрно-продовольчого комплексу: монографія / О.М. Су-мець. – Харків: «Друкарня Мадрид», 2015. – 544с.

2. Аникин Б.А. Родкина Т.А. [и др.] Логистика; учебное пособие. / Б.А. Аникин, Т.А. Родкина. – М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2007. – 408с.

3. Сумець О.М. Логістика: теорія, ситуації, практичні завдання: Навчальний посібник. – 2-е видання, доповнене. / О.М. Сумець. – К.: «Хай-Тек Прес», 2011. – 344 с.

4. Мельник В.И. Потребность в технике как функция специализации и размера хозяйства / В.И. Мельник, С.А. Чигрина // Тракторы и сельскохозяй-ственные машины, 2009. – 8 -12.

5. Мельник В.И. Микроклимат каждого из по-лей, как фактор влияния на темпы проведения работ и потребность в технике / В.И. Мельник, С.А. Чигрина // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: За-гальнодержавний міжвідомчий науково-тех-нічний збірник. Випуск 39 / Кіровоград: КНТУ, 2009. – С 319 - 325.

6. Аникеев А.И. К вопросу повышения эф-фективной процесса уборки урожая путем внед-рения элементов агрологистики / А.И. Аникеев, М.А. Цыганенко, К.Г. Сыровицкий, А.Р. Коваль // Motrol. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. Vol. 18, № 7. Polish Academy of Sci-ences. 2016. – 49 - 54.

Анотація

Логістика технологічних процесів рослинництва

В.І. Мельник, О.І. Анікєєв, К.Г. Сировицький

У даній статті авторами розглянуто і згруповано питання, що формують базове уявлення про сутність логістичного походу при виконанні технологічних процесів рослинництва. Україна вийшла на передові межі в світі по валовому виробництву продукції рослинництва. Цей аспект змушує задуматися над тим, на скільки висока собівартість вирощеної продукції, чи є можливість її знизити.





У статті визначено поняття логістичної системи технологічних процесів рослинництва, підсистем, об'єднаних в одному процесі управління матеріальними і інформаційними потоками рослинництва в межах господарства, з моменту основної підготовки ґрунту до реалізації вирощеної продукції.

Між підсистемами, а це агрономічна, інженерна та маркетингова, встановлені певні функціональні зв'язки і відносини. Кожна з підсистем виконує свою вузьку роль, що обґрунтована логістичною системою.

Визначена головна мета реалізації логістичного походу при виконанні технологічних процесів рос-линництва, яка полягає в завоюванні міцних конкурентних переваг організації на ринку, а також позна-чені правила, за допомогою яких логістика досягає поставленої мети.

Під логістикою рослинництва розуміється – наука про контроль науково обґрунтованих сівозмін, підтримці і поліпшенні родючості ґрунтів на рівні природного і штучного прийомів; плануванні та управ-лінні коштами механізації, їх переміщенням і виконанням робіт за призначенням в агротехнічні терміни в межах агротехнічних вимог в межах господарства. Узгодженні польових і транспортних робіт, під час проведення основної підготовки поля, посіву, догляду за посівами, збиральної компанії. А також роботи інженерної служби по підтримці техніки в робочому стані; організації короткострокового або тривалого зберігання, а також реалізації вирощеної продукції.

Ключові слова: логістика, технологічний процес, рослинництво, цілі логістики, завдання логістики, логістична система, підсистема, ланцюги, прибуток. Abstract


V.I. Melnik, A.I. Anikeev, K.G. Sirovitskiy

In this article, the authors considered and grouped the questions that form the basic idea of the essence of logistics of crop production processes. Ukraine has reached the forefront in the world in gross production of crop production. This aspect makes you think about the high production cost of growing products, whether it is possible to reduce it.

The article defines the concept of the logistic system of crop production processes, subsystems, united in one process of managing material and information flows of crop production within the economy, from the mo-ment of the main soil preparation to the realization of the grown produce.

Between subsystems, and this is agronomic, engineering and marketing, certain functional connections and relationships are established. Each of the subsystems fulfills its narrow role, defined by the logistic system.

The main objective of the logistics of crop production processes is defined, which is to win strong competitive advantages of the organization in the market, and also outlines the rules by which logistics achieves the set goal.

Under the logistics of crop production is understood - the science of controlling scientifically based crop rotations, maintaining and improving soil fertility at the level of natural and artificial methods; Planning and management of means of mechanization, their movement and performance of works for the purpose of agro-technical terms within the agrotechnical requirements within the farm. Coordination of field and transport works, during the main field preparation, sowing, crop care, harvesting company. And also the work of the engineering service to keep the equipment in working condition; Organization of short-term or long-term storage, as well as sales of grown products.

Keywords: logistics, technological process crop production, logistics purpose, tasks of logistics, the lo-gistic system, subsystem, links, profit.

Представлено від редакції: В.Т. Трохимович / Presented on editorial: V.T. Nadykto Рецензент: А.М.Сумець / Reviewer: A.M.Sumets Подано до редакції / Received: 12.09.2017

A.I. Boiko, V.M. Savchenko, V.V. Krot 11 А.І. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот



UDC 62-93:681.5

Mathematical modelling of transition of nozzles for liquid sprayer and generation of microclimate in the premises of greenhouses

into various possible conditions

A.I. Boiko1, V.M. Savchenko2, V.V. Krot3

1National University of Bioresources and Nature Use of Ukraine (Kyiv, Ukraine) 2,3Zhytomyr National Agrarian and Ecological University, [email protected],

[email protected] (Zhytomyr, Ukraine)

The article describes the charts of conditions and mathematical modeling of transitions of nozzles of automated control systems for temperature and humidity parameters of air in the area of cultivation of plants under protected ground into various possible conditions. The system is designed to create the desired indoor climate in industrial greenhouses. The task of the paper is marked chart of events, describing the processes of transition of nozzles from working to non-working condition with consideration of the light intensity of the flow by different reasons and in accordance with mathematical modeling of transitions of nozzles in various possible conditions. The analysis of nozzles transition from working to non-working condition, for various reasons and inverse conversion after recovery is a prerequisite for making a marked-appropriate chart describing these processes considering the intensity of their occurrence. A marked chart for nozzles as a technical system that can be in a good condition and failures of two conditions for reasons of failure of the filter or valve. It proved that the nozzle for spraying fluid and creation of the necessary microclimate in greenhouses room has a usable condition and two types of failures: blocking filter and failure of the valve. The behavior of the nozzle as a technical system that shall be a subject to restoration can be described chart marked with four stages of determining probabilities underlying the establishment of major indexes of reliability. The prospect of further research is to determine the function of the nozzle readiness for operation and installation of average operating time to failure nozzle and average recovery time filter and valve.

Keywords: system of increased humidity and lowering temperature, nozzle, technical system,

condition of system, chart of conditions, failure, restoration, transitions, mathematical modelling.

Introduction. This nozzles for spraying liquid under 70 Bar pressure, which the intergral part of an automatic system for controlling humidity and tem-perature parameters of air in the area of plants culti-vation under the terms of protected soil. The system is designed to produce a necessary microclimate in the premises of industrial greenhouses.

Analysis of recent sources of research and publications. Work [1] describes the problems of ensuring the reliability of process equipment during the growth of production in agriculture protected ground Ukraine. Work [2] describes the the model of the use of nozzle for liquid sprayer and generation of microclimate in the premises of greenhouses. Work [3] based on the researching indexes of reliability of systems of microclimate control onto productivity of products of protected soil. The [4] was describes

charts of conditions and mathematical modelling of transition of nozzles into various possible conditions.

Setting task. The task of work is creating a marked chart of events describing the processes of transition of nozzles from working into non-working condition in the view of intensity of the flow for differ-ent reasons and in accordance with mathematical modeling of transition of nozzles into different possi-ble conditions.

Main material and results. Solving the result-ing system of equations consistent with the objective of this study to identify probabilities of the nozzle, as a complex technical system, and a specified proba-bility of establishing reliability indices and their change in the increase in working hours, i.e. of per-formance and reliability features [4].

12 Mathematical modelling of transition of nozzles for liquid sprayer and generation of microclimate …

Математичне моделювання переходів в різні можливі стани форсунки для розпилювання…

© A.I. Boiko, V.M. Savchenko, V.V. Krot, 2017

© А.І. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот, 2017

⋅ ⋅⋅ ′ ⋅ ;

⋅ ⋅ ;

1;

⋅ ⋅ .

(1)

Solving system (3) in the present form has cer-tain mathematical difficulties. To simplify the task, we apply Laplace transformations. Moving from the original images → φ we shall write:

1 ϕϕ ϕϕ ϕ ;

⋅ ϕ ⋅ ϕ ⋅ ϕ ;

ϕ ϕ ϕ ϕ1;

⋅ ϕ ⋅ ⋅ .

(2)

Therefrom, simplified and grouping the parts of equations we shall have:

ϕ⋅ ϕ ⋅ ϕ 1;⋅ ϕ ⋅ ϕ 0;

⋅ ϕ ⋅ ϕ⋅ ϕ ⋅ ϕ 1;⋅ ϕ ⋅ ϕ .

(3)

The last determinant of equation system that de-scribes conditions and transmissions of a nozzle to various possible conditions shall be represented in the following way:

0 1

0 0 0 (4)S S S S 10 0 0

The right column is a column of free parts, the other complex main matrix necessary fo the follow-ing calculations.

00 0

0 0

(5)

Mathematical operations with matrix are simpli-fied while lowering its rank. To conduct this expan-sion relative to the first element of the first column. Then we can write:

10 0

0

⋅ 10 0

0б (6)

⋅ 10

0 0в

.

A simplified record shall be presented in the fol-lowing way:

⋅ б в. (7)

The task of further algebraic transformations is leading to solving lower matrixes Δа, Δб, Δв. To solve them we shall apply the rule of Sarrus. Then:

0 0

0 0

0

⋅ ⋅⋅

⋅

⋅ ⋅ .

(8)

Δб0 0

0 0

0

⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅

⋅ ⋅.

(9)

в

0

0 0 0 0⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅

.

(10)

By substituting the determined values of ma-trixes Δа, Δб, Δв to equations (9).

⋅

⋅ ⋅

.

Then we detail the components by degrees of unknown S:

–.

We reduce the components in degree S:

A.I. Boiko, V.M. Savchenko, V.V. Krot 13 А.І. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот



Δ S λ λ μ μ λ Sλ μ λ λ μ μ

λ μ μ λ S

λ μ μ λ λ μμ λ λ μ λ μ S.

(11)

Thus, the basic matrix system of equations de-scribing the behavior of the technical system in the life cycle of work and nozzle restores is determined and presented by its , – characteristics.

Conclusions

The nozzle for spraying fluid and creation of the necessary microclimate in greenhouses facilities has a working condition and two types of failures: clog-ging filter and failure of safety valve.

The behavior of nozzle as a restorable technical system can be described on marked chart with four stages of determining probabilities underlying the establishment of a major reliability indices.

References

1. Бойко А.І. Проблеми забезпечення надій-

ності технологічного обладнання при вирощу

ванні продукції захищеного ґрунту в апк україни / Бойко А.І., В. М. Савченко, В. В. Крот // Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспорт-ного комплексів. – 2016. – № 6. – С. 200 - 2003.

2. Бойко А.І. Основні несправності форсунок систем автоматизованого контролю вологісними та температурними параметрами повітря в приміщеннях теплиць / Бойко А.І., В. М. Савченко, В.В. Крот // Крамаровські читання : зб. тез доп. IV міжнар. наук.-техн. конф., 16 -17 лют. 2017. – К.: НУБіП, 2017. – С. 61 - 64.

3. Savchenko V. Researching indexes of relia-bility of systems of microclimate control onto produc-tivity of products of protected soil/ V.Savchenko, S. Minenko, V. Krot // Загальнодержавний міжвідо-мчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогоспо-дарських машин, вип. 46. – Кіровоград: КНТУ, 2016. – С. 105 -108.

4. Boiko A.I. Charts of conditions and mathemat-ical modelling of transition of nozzles into various possible conditions / A.Boiko, V.Savchenko, V. Krot // Вісн. ХНТУСГ ім. Василенка. – 2017. – Вип. 181. – С. 173 -178.

Анотація

Математичне моделювання переходів в різні можливі стани форсунки для

розпилювання рідини і створення мікроклімату в приміщенні теплиць

А.І. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот

В статті відображено на основі графів станів математичне моделювання переходів форсунок автоматизованої системи контролю вологісними та температурним параметрами повітря в зоні культивації рослин в умовах захищеного ґрунт в різні можливі стани. Система призначена для створення необхідного мікроклімату в приміщенні промислових теплиць. Завданням роботи є побудова на основі розміченого графу подій, що описує процеси переходу форсунки з роботоздатного в нероботоздатний стан з урахуванням інтенсивності їх протікання за різними причинами відповідноого математичного моделювання переходів форсунки в різні можливі стани. Аналіз переходу форсунки з робочого в неробочий стан, за різними причинами і зворотних переходів після відновлення є передумовою побудови відповідного розміченого графу, що описує ці процеси з урахуванням інтенсивності їх протікання. Розмічений граф для форсунки, як технічної системи, що може знаходитись в одному справному стані і двох станах відмов за причинами виходу з ладу фільтра або клапана. Доведено, що форсунка для розпилювання рідини і створення необхідного мікроклімату в приміщенні теплиць має один працездатний стан і два вида відмов: забивання фільтра і неспрацювання запірного клапана. Поведінка форсунки, як технічної системи, що підлягає відновленню, може бути описана розміченим графом з чотирма етапами визначення ймовірностей, які лежать в основі встановлення в головних показникав надійності. Перспективою подальших досліджень є визначення функції готовності форсунки до експлуатації та встановлення середнього наробітку до відмови форсунки і середнього часу на відновлення фільтра і клапана.

Ключові слова: система підвищення вологості та зниження температури повітря, форсунка, теплиця, технічна система, стан системи, граф станів, відмова, відновлення, переходи, математичне моделювання.

14 Mathematical modelling of transition of nozzles for liquid sprayer and generation of microclimate …

Математичне моделювання переходів в різні можливі стани форсунки для розпилювання…

© A.I. Boiko, V.M. Savchenko, V.V. Krot, 2017

© А.І. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот, 2017

Аннотация

Математическое моделирование перехода во всевозможные состояния

форсунки для распыления жидкостей и создания микроклимата в помещениях теплиц

А.И. Бойко, В.М. Савченко, В.В. Крот

В статье на основе графа состояний проведено математическое моделирование переходов форсунок автоматизированной системы контроля влажностных и температурных параметров воздуха в зоне культивации растений в условиях защищенного почву в различные возможные состояния. Система предназначена для создания необходимого микроклимата в помещениях промышленных теплиц. Задачей работы является построение на основе размеченного графа событий, описание процессов перехода форсунки с работоспособного в неработоспособными состояние с учетом интенсивности их протекания по разным причинам соответственно и математическое моделирование переходов форсунки в различные возможные состояния. Анализ перехода форсунки с рабочего в нерабочее состояние, по разным причинам и обратных переходов после восстановления является предпосылкой построения соответствующего размеченного графа, описывающего эти процессы с учетом интенсивности их протекания. Размеченный граф для форсунки, как технической системы, которая может находиться в одном исправном состоянии и двух состояниях отказов по причинам выхода из строя фильтра или клапана. Доказано, что форсунка для распыления жидкости и создания необходимого микроклимата в помещении теплиц имеет один работоспособное состояние и два вида отказов: забивание фильтра и несрабатывание запорного клапана. Поведение форсунки, как технической системы, подлежащей восстановлению, может быть описано размеченным графом с четырьмя этапами определения вероятностей, которые лежат в основе установления главных показателей надежности. Перспективой дальнейших исследований является определение функции готовности форсунки для эксплуатации и установки средней наработки до отказа форсунки и среднего времени на восстановление фильтра и клапана.

Ключевые слова: система повышения влажности и понижения температуры воздуха, форсунка, теплица, техническая система, состояние системы, граф состояний, отказ, восстановление, переходы, математическое моделирование.

Представлено від редакції: В.И. Пастухов / Presented on editorial: V.I. Pastukhov Рецензент: Р.В. Антощенков / Reviewer: R.V. Antoshhenkov Подано до редакції / Received: 27.02.2017

О.В. Панкова, В.К. Пузік, А.М. Фесенко, В.В. Безпалько 15 O.V. Pankova, V.K. Puzik, A.M. Fesenko, V.V. Bezpalko



УДК 631.95

Гібридизація зернових залежно від гідротермічних умов

О.В. Панкова1, В.К. Пузік1, А.М. Фесенко1, В.В. Безпалько2

1Харківський національний технічний університет сільського господарства

імені Петра Василенка (м. Харків, Україна) 2Інститут рослинництва імені В.Я. Юр’єва НААН, (м. Харків, Україна)

У статті наведено результати гібридизації пшениці ярої м’якої з житом ярим залежно від ме-

теорологічних умов. Відмінності погодних умов оцінювали за гідротермічним коефіцієнтом Г.Т. Се-лянінова (ГТК). Узагальнені результати свідчать, що в зоні Лісостепу України основним фактором, який визначає рівень реалізації потенціалу генотипу, є погодний.

Віддалена гібридизація – метод створення принципово нових рослин, які об'єднують у своїй спадковій основі найбільш цінні риси і ознаки дикорослих і культурних рослин – продуктів тривалої еволюції природного та штучного добору. Багато сортів пшениці, що вирощуються в Україні, вже не задовольняють потреби сучасного агровиробництва, особливо за стійкістю до хвороб і неспри-ятливих умов погоди – посухи, низьких і високих температур. У зв'язку з цим віддалена гібридиза-ція є одним з перспективних шляхів створення сортів інтенсивного типу з широкою екологічною пластичністю, високим урожаєм і якістю. Саме тому експериментальна віддалена гібридизація стала необхідною та актуальною в селекції пшениці.

Ключові слова: пшениця яра м’яка, жито яре, гібридизація, схрещування, зав’язуваність,

гібридні зернівки.

Аналіз літературних джерел, постановка проблеми. Однією з провідних проблем біологічної науки сучасності є збагачення флори і фауни методом створення нових форм і сортів рослин, які найбільш повно відповідають запитам людини. Важливе значення у вирішенні цих завдань належить віддаленій гібридизації, методу, який дозволяє значно збагатити генофонд культурних рослин і створити особливо широкий формотворчий процес, при якому виникають унікальні форми, які значно відрізняються від тих, що існували раніше [5]. Однак цей метод пов'язаний з численними труднощами на шляху його практичного використання: низький рівень статевої сумісності при схрещуваннях та життєздатності гібридних зернівок, низька продуктивність або повна стерильність гібридів першого покоління; значні порушення в процесі мікро- і макроспорогенезу, що призводить до тривалого процесу стабілізації гібридних популяцій [6]. На процес формування зернівок впливають як внутрішні фактори, а саме генетичні [1, 7, 8], так і зовнішні, а саме погодні умови [4, 10].

Панфилова О.С. у своїй роботі констатує, що нестача вологи у 2005 році на початку вегетації і опади, що випали пізно (наприкінці червня) оказали негативний вплив на зав’язуваність зерен. У 2006 році, навпаки, рясні опади травня, початку червня і тепла погода в червні надали сприятливий дію на зав’язуваність і формування гібридних зерен [9].

Хлебова Л.П. [11] в своїй роботі встановила, що варіювання результатів схрещуваності на тре-тину визначається умовами гібридизації (30,7%). Наші дослідження також підтвердили ці дані.

Мета і задачі дослідження. Метою нашої ро-боти було дослідити вплив погодних умов різних років досліджень на гібридизацію пшениці м’якої ярої з житом ярим.

Матеріали та методи. Польові дослідження проводили у 2008 - 2010 рр. на дослідному полі Харківського національного аграрного універси-тету ім. В.В. Докучаєва. Досліди закладали і про-водили у відповідності до вимог методики дослі-дної справи за Б. А. Доспєховим [4]. Вихідним ма-теріалом були представники родини Poaceae:

Triticum aestivum L. (2n=42); Secale cereale L. (2n=14). Види, які використовувалися в експеримен-

тах, представлені сортами пшениці м’якої ярої Героїня, Харківська 26, Харківська 28. Жито яре у дослідах представлено сортами Gazelle, Rogo. При досягненні рослинами фази колосіння прово-дили схрещування за загальноприйнятою мето-дикою. У кожному варіанті запилювали по 10 ко-лосків (200 квіток) при чотири-разовому повто-ренні. Запилення примусове. Відсоток зав’язу-вання визначали підраховуванням кількості зер-нівок, що сформувалися по відношенню до кіль-кості запилених квіток.

Інформаційною базою для аналізу впливу по-годних умов була метеостанція ХНАУ ім. В.В. До-кучаєва. З метою оцінки комплексного впливу

16 Гібридизація зернових залежно від гідротермічних умов

Crossing of cereals depending on hydrothermally conditions

© О.В. Панкова, В.К. Пузік, А.М. Фесенко, В.В. Безпалько, 2017

© O.V. Pankova, V.K. Puzik, A.M. Fesenko, V.V. Bezpalko, 2017

атмосферних опадів і температури повітря ми ви-користали гідротермічний коефіцієнт Г.Т. Селяні-нова за вегетаційний період пшениці ярої (ГТК).

Обговорення результатів. У місцевість, в якій розміщене дослідне поле університету, відноситься до підзони нестійкого зволоження північно-східного Лісостепу України. Вегетацій-ний період основних сільськогосподарських культур у цій зоні характеризується нестійким зволоженням. Сума активних температур (вище +10 оС) – 2600 - 2700 оС. Середня багаторічна кількість опадів становить 511 мм, більша їх частина випадає під час вегетації сільсько-господарських культур. Харківський ґрунтово-кліматичний район характеризується дуже частими посухами, сухими східними вітрами, значними перепадами температури і відносною вологістю повітря у літній період, що у кінцевому результаті призводить до значних коливань врожаю зерна пшениці ярої та ячменя ярого.

Роки досліджень різнилися між собою за по-годними умовами, що дозволило дати об’єктивну оцінку. З одного боку це ускладнює процес ана-лізу, а з іншого, дає можливість ширше дослідити багатосторонність зв’язку між погодними умо-вами і продуктивністю зернових культур.

Гідротермічний коефіцієнт вегетаційного пе-ріоду пшениці ярої у 2008 році характеризувався чотирма надмірно вологими (ГТК>1,5), двома до-статньо вологими (ГТК в межах 1,0 -1,5), чотирма дуже сильно посушливими (ГТК<0,4) (рис. 1) [2].

Рис. 1. Динаміка гідротермічного коефіцієнта Г.Т. Селянінова за вегетаційний період пшениці

ярої (Дослідне поле ХНАУ, 2008 - 2010 рр.)

У 2008 році у період сівба – сходи ГТК дорів-нював 3,58 - 4,24, що було достатньо для почат-кових фаз росту і розвитку рослин. Гідро-термічний коефіцієнт Г.Т. Селянінова (ГТК) у цілому за вегетаційний період дорівнював 1,7 що визначає умови вегетації як помірно вологі (ГТК<1,6). Отже, погодні умови вегетаційного періоду 2008 р. були сприятливими для росту та розвитку рослин пшениці ярої, що також як і для проходження гібридизації (табл. 1). Так, частка сформувалися гібридного насіння в 2008 р коли-валась у межах 3,3 - 6,5 % (табл. 1).

Таблиця 1. Зав’язуваність гібридних зернівок при схрещуванні Tr. аestivum x Secale cereale,

2008-2010 рр.

Комбінація схрещувань Зав`язуваність за роки, %

Материнська форма Батьківська форма 2008 р. 2009 р. 2010 р.

Героїня Gaselle 6.3 3.5 1.5Харківська 28 Gaselle 4.8 3.5 1.8Харківська 26 Gaselle 6.5 5.5 3.3

Героїня Rogo 3.5 3.5 1.0Харківська 28 Rogo 3.3 3.0 1.0Харківська 26 Rogo 6.5 4.3 2.5

Гідротермічний коефіцієнт вегетаційного пе-

ріоду пшениці ярої у 2009 році дорівнювали 0,6, що визначає умови вегетації як середньо посуш-ливі. Слід відмітити, що вегетаційний період ха-рактеризувався двома достатньо вологими (ГТК в межах 1,0 -1,5), трьома слабкої посухи (ГДК у межах 0,7 - 0,9), однієї середньої посухи (ГДК=0,6), чотири дуже сильної посухи (ГДК<0,4). У період сівба – сходи ГТК дорівнював 0,09 - 0,94 і був достатнім для початкових фаз росту і розви-тку пшениці ярої (рис. 1).

Середньо посушливі метеорологічні умови 2009 року вплинули на гібридизацію пшениці ярої

з житом ярим, що проявилось у зниженні зав’язуваності гібридних зернівок порівняно з 2008 р. Показано, що зав’язуваність у 2009 р. становила – 3,0 - 5,5 %.

Вегетаційний період пшениці ярої у 2010 р. характеризувався трьома надмірно вологими (ГТК>1,5), однією достатньо вологою (ГДК=1,48), двома слабкої посухи (ГДК у межах 0,7 - 0,9) од-нією сильної посухи (ГДК=0,46), трьома дуже си-льної посухи (ГДК<0,4). Початок періоду сівба – сходи протікав у вологих та прохолодних умовах, коли ГТК дорівнював 0,91 - 2,86. У подальшому

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

квітень травень червень липень

ГТК 2008 ГТК 2009 ГТК 2010

О.В. Панкова, В.К. Пузік, А.М. Фесенко, В.В. Безпалько 17 O.V. Pankova, V.K. Puzik, A.M. Fesenko, V.V. Bezpalko



температура повітря швидко підвищувалась, а кі-лькість опадів була незначною, що призвело до погіршення гідротермічних умов. Розглядаючи гі-дротермічний коефіцієнт вегетаційного періоду 2010 року, слід відмітити, що гістограма має три показники надмірної вологи (ГТК>1,5) в декадах: друга квітня – 2,86, перша травня – 2,42, третя червня – 4,18; та сім сухих (ГТК<0,5) декади: друга травня – 0,14, перша червня – 0,46, друга червня – 0,2, друга липня – 0,07 (рис. 1).

У 2010 році в період вегетації в умовах висо-кої температури повітря і недостатності опадів ростові процеси пшениці та жита були ослаблені, загальне і продуктивне кущіння знижене. Це на нашу думку могло негативно вплинути на прове-дення гібридизації. Так, кількість гібридних зерні-вок становила 1,0 - 3,3 %.

Висновки. Таким чином, нами було досліджено вплив погодних умов різних років досліджень на гібридизацію пшениці ярої з житом ярим. 2008 році у цілому був сприятливим для росту і розвитку рослин. 2009 та 2010 роки характеризувався підвищеною температурою повітря і малою кількістю опадів, що на нашу думку призвело до зниження ефективності гібридизації. Процент зав’язавшихся зернівок в 2009 році в 1 - 2 рази, в 2010 в 2 - 4,2 разів менше ніж в 2008 році. Ми можемо констатувати різницю між результатами гібридизації трьох років дослідів, що на нашу думку, пояснюється залежністю від погодних умов.

Література

1. Голик В.С. Селекция Triticum durum Desf /

В.С. Голик. – Х., 1996. – 387 с. 2. Грабовський М.Б. Вплив гідротермічних

умов вегетації на урожайність гібридів кукурудзи різних груп стиглості в умовах центрального Лісо-степу України / М. б. Грабовський, Т.О. Грабов-ська, С.В. Ображій // Агробіологія. – 2014. – №1. – С. 57- 61.

3. Давлатов Ф.А. Влияние метеорологиче-ских условий на результаты гибридизации / Ф.А.

Довлатов, К.П. Гайкулина // Аграрный вестник Урала. – 2011. – №4 (83). – С. 5 - 6.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов – М.: Колос, 1973. – 336 с.

5. Котальникова Л.К. Создание нового исход-ного материала в селекции тритикале / Котальни-кова Л.К., Буюкли П.И., Веверица Е.К., Литашборг С.И. // Генетика и селекция тритикале в Молдове. – Кишенев: Штиинца, 1992. – 165 с.

6. Литвиненко Н.А. Генетические и селекци-онные аспекты использования озимых гексапло-идных тритикале в селекции озимой пшеницы / Н.А. Литвиненко, Н.Г. Максимов // Селекція і насінництво – Харків: ИР им. В.Я. Юрьева, 2008 – Вип. 96. – С. 15 - 33.

7. Панкова О.В. Схрещуваність різних видів злаків залежно від дії гамма-променів на матери-нську рослину / О.В. Панкова // Вісник Львівського національного університету ім. І. Франка. – 2011. – Вип. 57. – С. 236 - 241.

8. Панкова О.В. Особливості схрещування м’якої пшениці та жита залежно від дії різних доз гамма-променів / О.В. Панкова, В.К. Пузік // Селе-кція і насінництво: темат. наук. зб. – Х., 2013. – Вип. 102. – С. 99 -105.

9. Панфилова О.С. Исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы на продуктив-ность в условиях Центрального Нечерноземья: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. с.-г. наук: спец. 06.01.05 "Селекция и семеновод-ство сельскохозяйственных растений" / Панфи-лова Ольга Сергеевна – Москва, 2010. – 23 с.

10. Твердохлеб Е.В. Скрещиваемость и фер-тильность гибридов между формами пшеницы – носителями субгенома G и сортами мягкой и твёрдой пшениц / Е.В. Твердохлеб // Вісник Хар-ківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія: біологія. Вип. 9, №856, 2009р. С. 89-96.

11. Хлебова Л.П. Межвидовая совмести-мость тетраплоидных пшениц Triticum durum Desf. и Triticum timopheevii Zhuk. / Л.П. Хлебова // Известия Алтайского гос. Ун-та. Серия Биология. – 2009. – № 3 (63). – С. 33 - 37.

Аннотация

Гибридизация злаков в зависимости от гидротермических условий

О.В. Панкова, В.К. Пузик, А.М. Фесенко, В.В. Безпалько

В статье приведены результаты гибридизации пшеницы яровой мягкой с рожью ярым зависимости от метеорологических условий. Различия погодных условий оценивали по гидротермическому коэффи-циенту Г.Т. Селянинова (ГТК). Обобщенные результаты свидетельствуют, что в зоне Лесостепи Укра-ины основным фактором, определяющим уровень реализации потенциала генотипа, есть погодный.

Отдаленная гибридизация – метод создания принципиально новых растений, которые объединяют в своей наследственной основе наиболее ценные черты и признаки дикорастущих и культурных

18 Гібридизація зернових залежно від гідротермічних умов


© О.В. Панкова, В.К. Пузік, А.М. Фесенко, В.В. Безпалько, 2017

© O.V. Pankova, V.K. Puzik, A.M. Fesenko, V.V. Bezpalko, 2017

растений – продуктов эволюции естественного и искусственного отбора. Многие сорта пшеницы, выращиваемых в Украине, уже не удовлетворяют потребности современного агропроизводства, особенно по устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям погоды – засухи, низких и высоких температур. В связи с этим отдаленная гибридизация является одним из перспективных путей создания сортов интенсивного типа с широкой экологической пластичностью, высоким урожаем и качеством. Именно поэтому экспериментальная отдаленная гибридизация стала необходимой и актуальной в селекции пшеницы.

Ключевые слова: пшеница яровая мягкая, рожь яровая, гибридизация, скрещивания, гибридная зерновка. Abstract


O.V. Pankova, V.K. Puzik, A.M. Fesenko, V.V. Bezpalko

The results of the hybridization of wheat with rye soft spring ardent depending on weather conditions. Differences weather assessed by hydrothermal coefficient G.T. Selyaninova (SCC). Summarized results indicate that the zone of steppes of Ukraine the main factor that determines the level of potential genotype is the weather.

Remote hybridization – a fundamentally new method for plants that combine genetic basis in its most valuable features and characteristics of wild and cultivated plants - the product of a long evolution of natural and artificial selection. Many varieties of wheat grown in Ukraine no longer meet the needs of modern agricul-tural production, especially resistance to diseases and adverse weather conditions - drought, low and high temperatures. In this regard, distant hybridization is one of the most promising ways to create varieties of intensive type of broad ecological plasticity, high yield and quality. Therefore experimental distant hybridization has become necessary and urgent in wheat breeding.

Keywords: spring wheat, Triticum aestivum, spring rye, hybridization, crossbreeding, hybrid seed beetle.

Представлено від редакції: В.І. Пастухов / Presented on editorial: V.I. Pastukhov Рецензент: М.Г. Цехмейструк / Reviewer: M.G. Cehmejstruk Подано до редакції / Received: 06.03.2017

Б.І. Котов, Р.А. Калініченко, А.В. Спірін 19 B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin



УДК 631.362.3

Математичне моделювання процесу сушіння рослинних матеріалів в барабанній сушарці при змінній швидкості переміщення матеріалу

Б.І. Котов1, Р.А. Калініченко2, А.В. Спірін1

1 Вінницький національний аграрний університет України (м.Вінниця, Україна)

2 Національний університет біоресурсів і природокористування України (м.Київ, Україна)

В системі технологічних операцій післязбиральної обробки урожаю сільськогосподарських ку-

льтур важливе місце займає сушіння. Універсальні сушарки барабанного типу широко використо-вуються в господарствах, оскільки, дозволяють проводити зневоднення різних сипучих вологих матеріалів, але за цілим рядом показників роботи (питомі затрати енергії, рівень автоматизації, виконання екологічних вимог, та інші) ці сушарки не зовсім відповідають сучасним вимогам виро-бництва сільськогосподарської і переробної галузей. Вирішення задач оптимізації щодо продукти-вності і енергозатрат барабанних агрегатів можливе лише за наявності адекватної математичної моделі процесів тепло- і масообміну з урахуванням визначальних параметрів процесу. В статті на основі аналізу літературних джерел обґрунтовано наукове завдання аналітичного математичного опису і розрахунку визначальних параметрів процесу сушіння рослинних дисперсних матеріалів в пневмобарабанних агрегатах. За допомогою методів теплового і матеріального балансу на основі спрощених уявлень про процеси тепло- і масообміну побудовано математичну модель, що описує зміну параметрів сушильного агента і матеріалу в пневмобарабанному агрегаті в процесі перемі-щення вздовж обертального барабану. Для прикладу аналітичного аналізу зміни температури су-шильного агента і матеріалу та його вологовмісту наведено розв’язок отриманих рівнянь для лі-нійного закону переміщення матеріалу вздовж барабану. Таким чином в результаті виконаного дослідження отримано математичну модель стаціонарного процесу сушіння рослинного матеріалу в пневмобарабанному агрегаті. Визначені аналітичні залежності, що описують розподіл парамет-рів процесу сушіння матеріалу в барабані з урахування швидкості переміщення.

Ключові слова: урожай, сушіння, сушарка, продуктивність, енергозатрати, тепловий

баланс, математична модель, барабан.

Вступ. В системі технологічних операцій піс-лязбиральної обробки урожаю сільськогосподар-ських культур важливе місце займає сушіння. Враховуючи широкий асортимент висушуваної продукції, найбільш універсальними сушильними агрегатами є пневмобарабанні агрегати. Але не зважаючи на широке використання барабанних сушарок теорія процесів, що в них відбуваються до теперішнього часу розроблена недостатньо. Сумісні явища тепло- і масообміну пов’язані з ру-хомим сушильним агентом, який ще і є засобом що транспортує матеріал. Зменшення маси мате-ріалу в процесі висихання призводить до зміни швидкості його переміщення вздовж сушильного барабану, яке в існуючих моделях не врахову-ється. Разом з тим виключення довільності шви-

дкості руху матеріалу і розробка методів керу-вання швидкістю переміщення (окрім зміни обер-тів барабану) можуть суттєво інтенсифікувати процес сушіння і підвищити якість продукту, що висушується.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Із останніх робіт за проблемою сушіння сільського-сподарських рослинних матеріалів і продуктів відмітимо роботи [1 - 3]. В роботі [1] обґрунтовано методи визначення переміщення матеріалу в ба-рабані, що обертається з різним типом насадок; в монографії [2] досліджено тепло- і масообмін в процесах сушіння в барабанних агрегатах з попе-речною і повздовжньою подачею матеріалу. В статті [3] обґрунтовано залежності показників процесу від конструктивних параметрів бара-

20 Математичне моделювання процесу сушіння рослинних матеріалів в барабанній сушарці…

Graphical method for determining the trajectory curvilinear motion of the four-wheel tractor …

© Б.І. Котов, Р.А. Калініченко, А.В. Спірін, 2017

© B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin, 2017

бану. В ранніх роботах [4,5] наведено математи-чні моделі динамічних режимів роботи барабан-ної сушарки. Усі відомі роботи зводяться до роз-робки та аналізу визначення часу перебування матеріалу в барабані і експозиції сушіння. Зміна швидкості переміщення матеріалу в барабані і її вплив на показники процесу не розглядається.

Мета досліджень. Визначення закономірно-стей процесу сушіння на основі спрощених моде-льних уяв та із врахуванням зміни швидкості пе-реміщення матеріалу за координатою руху.

Результати досліджень. Процеси тепло- і масообміну при сушінні рослинних матеріалів і продуктів в установках пневмобарабанного типу описуються типовими диференціальними рівнян-нями в частинних похідних, що сформовані у за-мкнену систему четвертого порядку[4,5]:

м

∂U∂τ

υм∂∂

∂θ∂τ

υм∂θ∂y

α

мmмt θ ,

(1)

∂∂τ

υ∂∂

αθ , (2)

∂∂τ

υм∂U∂y

β н θ P d , (3)

∂∂τ

υ∂∂

∂∂τ

υм∂U∂

, (4)

де м Vб ⋅ ψ ⋅ ρм – маса матеріалу в сушарці; бρ – маса сушильного агента в барабані; Vб

– об’єм барабану; – коефіцієнт заповнення; м, – густина матеріалу і сушильного агента; м, – швидкість матеріалу і сушильного агента; , – коефіцієнти тепло і масообміну; f – поверхня ма-теріалу, що бере участь в обмінних процесах; Cp, Cм – теплоємність сушильного агенту і матеріалу; r0 – теплота пароутворення; Рн, Р – пружність на-сиченої пари і в сушильному агенті.

Математичне обґрунтування фізики рівнянь тепло- і масообміну є наступні умови: волога з матеріалу видаляється за законом Дальтона, при цьому волога в матеріалі випаровується і вида-ляється одночасно; вологовміст і температура в об’ємі матеріалу розподілені рівномірно; тепло- і масообмін відбувається тільки між поверхнею матеріалу і сушильним агентом; ефекти випромі-нювання і контактної теплопередачі врахову-ються коефіцієнтами теплообміну; стаціонарні поля температур і вологовмісту приймаються од-номірними, що змінюються за координатою y, що відраховується в напрямку руху матеріалу.

Система (1)-(4) є повною математичною мо-деллю процесу сушіння в пневмобарабанному агрегаті з урахуванням прийнятих припущень при відповідних крайових умовах:

θ 0, τ θ τ ; 0, τ τ ; 0, τ ; 0, τ

θ , 0 θ ; , 0 ; , 0 ; , 0

Розв’язок нелінійної системи диференціаль-них рівнянь в частинних похідних являє собою са-мостійну задачу досліджень і може бути отри-мана для кожного об’єкта окремо в чисельному вигляді, або в передавальних функціях [5].

Для розв’язку конкретної задачі – визначення впливу швидкості переміщення матеріалу на (статичні і динамічні) режими сушіння систему рі-внянь треба в значній мірі спростити і розділити на два етапи: визначення усталеного режиму ро-боти сушарки і перехідного. Система рівнянь може бути значно спрощена, якщо зробити дода-ткові припущення: інтенсивність сушіння пропор-ційна поточному вологовмісту і швидкості нагріву матеріалу і може бути описана рівняннями:

Ликова [6]:

τ, (5)

м

rθ, (6)

де – коефіцієнт сушіння, Ur – рівноважний вологовміст; м θ θ⁄ – критерій Ребіндера.

Оскільки, коефіцієнт теплообміну в процесі сушіння зменшується [2] і зменшується маса матеріалу в барабані (за рахунок висушування), то величину α м⁄ – можна прийняти сталою (середньою за процес); коефіцієнт сушіння залежить від температури сушильного агента. Приймемо, що коефіцієнт сушіння лінійно залежить від температури:

(7)

Зміна вологовмісту сушильного агента не суттєво впливає на процес видалення вологи з матеріалу [1], але при збільшенні вологовмісту сушильного агента збільшується коефіцієнт теп-лообміну, тому, припущення α const– фор-мально виправдане. Оскільки в барабанних су-шарках сільськогосподарських матеріалів засто-совують високотемпературний сушильний агент

120 матеріал можна висушити до абсолю-тно сухої речовини, що дозволяє припустити ве-личину рівноважного вологовмісту сталою вели-чиною, відповідно до параметрів сушильного аге-нта на виході барабана – , .

Прийняті припущення дозволяють виключити з рівняння (1) змінну величину U(y), а з рівняння (3) складову, що залежить від температури мате-ріалу P() і знизити порядок системи.

Б.І. Котов, Р.А. Калініченко, А.В. Спірін 21 B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin



Розглянемо стаціонарний режим роботи сушарки (після періоду розігріву) коли у кожній точці об’єму барабану усі параметри процесу в часі не змінні і для кожної координати за довжиною і на виході мають постійні значення. Прирівнюючи похідні за часом до нуля і враховуючи рівняння (5) і (6) отримаємо систему рівнянь у звичайних похідних:

υα

θ , (8)

υмθ

мυмdU ydy

α

мmмt y θ (9)

υмdUdy

(10)

Введемо позначення: αм mм

;αm υ

;

м См 11Rb

.

З урахуванням зроблених припущень і врахо-вуючи зміну швидкості переміщення матеріалу вздовж сушильного тракту, у відповідності до зменшення маси матеріалу при проходженні ба-рабану з рівнянь (8) і (9) матимемо:

θ , (11)

θυ

θ . (12)

Віднімемо друге рівняння від першого:

θ

υθ .

(13)

Звідки один з перших інтегралів системи на-буває вигляду:

ln| θ | lnυ

. (14)

Звідки один з перших інтегралів системи на-буває вигляду:

θ ⋅ expυ

. (15)

Розв’язок відносно :

θ ⋅ expυ

. (16)

Розв’язок відносно :

θ ⋅ expυ

. (16а)

Підставимо вираз (16а) в рівняння (11) і отримаємо:

⋅ expυ

. (17)

Його розв’язок має вигляд:

exp1

υξ .

(18)

Підставимо отриманий вираз (18) в рівняння (16а) і отримаємо розв’язок рівняння:

θ

expυ

ξ

⋅ expυ

.

(19)

Сталі інтегрування С1 і С2 визначимо з грани-чних умов:

0 ; θ 0 θ ; С ;

– ; С – .

Розв’язок задачі Коші матиме вигляд:

θ θ

expυ

ξ

θ ⋅ expυ

,

(20)

θ

expυ

ξ . (21)

Приймемо в першому наближенні лінійну за-лежність швидкості переміщення від довжини су-шильного тракту: υ .

Тоді:

υ⋅ ln (22)

Підставимо (22) в (17) і з врахуванням почат-кових умов отримаємо:

1

1

12 1 θ1 ⋅ exp

1 2

1

1

11 1 1

1 11 1 1 2 ,

(23)

22 Математичне моделювання процесу сушіння рослинних матеріалів в барабанній сушарці…

Graphical method for determining the trajectory curvilinear motion of the four-wheel tractor …

© Б.І. Котов, Р.А. Калініченко, А.В. Спірін, 2017

© B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin, 2017

де

і

– експоненціальні інтеграли,

, , .

Підставляючи рівняння (22) і отримане рів-няння для температури сушильного агента в (16а), отримаємо:

θ1

θ ⋅ exp

θ ∙ exp ⋅ ln .

(24)

Підставляючи значення температури t(y) у рівняння (10) і після поділу змінних матимемо:

⋅ exp1

⋅1

θ ⋅ exp

.

(25)

Таким чином отримані рівняння (23), (24), (25) визначають розподіл температури і вологовмісту матеріалу в процесі сушіння в обертовому бара-бані при зміні швидкості переміщення.

Висновки: 1. Отримано математичну модель стаціонар-

ного процесу сушіння рослинного матеріалу в пневмобарабанному агрегаті.

2. Визначені аналітичні залежності, що описують розподіл параметрів процесу сушіння матеріалу в барабані з урахування швидкості переміщення.


1. Першин В.Ф. Переработка сыпучих мате-

риалов в машинах барабанного типа [Текст] / В.Ф. Першин, В.Г. Однолько, С. В. Першина. – М.: Машиностроение, 2009. – 220 с.

2. Антипов С.Т. Тепло- и массообмен при сушке в аппаратах с вращающимся барабаном [Текст] / С.Т. Антипов, В.Я. Валуйский, В.И. Мес-нянкин. – Воронеж: Воронеж. гос. технол. акад., 2001. – 308 с.

3. Незведська І.В. Теоретичні передмови визначення залежності технологічних параметрів процесу сушіння від конструктивних параметрів сушильного барабана [Текст] / І.В. Незведська. // Науковий вісник НУБіП України. К., 2012. – Вип. 2. – №170. – С. 95 -101.

4. Питухин Е.А. Математическая модель управления качеством работы сушильной уста-новки барабанного типа [Текст] /Е.А. Питухин // Труды Петрозаводского государственного уни-верситета. – 1997. – Вып. 6. – С. 1 - 6.

5. Гірник М.Л. Математичне моделювання процесів конвективного сушіння [Текст] /М.Л. Гір-ник, З.Ю.Мазяк, В.М.Гербей та інш. К. Будівель-ник. – 1993. – 248 с.

6. Котов Б.І. Врахування розподіленості пара-метрів при моделюванні динамічних режимів су-шарок сільськогосподарських матеріалів [Текст] / Б.І. Котов, С.П. Степаненко, В.О. Швидя. // Сільськогосподарські машини. – 2016. – Луцьк. – Вип. 3 - 4. – С. 74 - 80.

Аннотация

Математическое моделирование процесса сушки растительного материала в барабанной сушилке при переменной скорости перемещения материала

Б.И. Котов, Р.А. Калиниченко, А.В. Спирин

В системе технологических операций послеуборочной обработки урожая сельскохозяйственных культур важное место занимает сушки. Универсальные сушилки барабанного типа широко использу-ются в хозяйствах, поскольку позволяют проводить обезвоживание различных сыпучих влажных мате-риалов, но по целому ряду показателей работы (удельные затраты энергии, уровень автоматизации, выполнения экологических требований, и другие) эти сушилки не совсем соответствуют современным требованиям производства сельскохозяйственной и перерабатывающей отраслей. Решение задач оп-тимизации по производительности и энергозатратам барабанных агрегатов возможно только при нали-чии адекватной математической модели процессов тепло- и массообмена с учетом определяющих па-раметров процесса. В статье на основе анализа литературных источников обоснованно научную за-дачу аналитического математического описания и расчета определяющих параметров процесса сушки растительных дисперсных материалов в пневмобарабанних агрегатах. С помощью методов теплового и материального баланса на основе упрощенных представлений о процессах тепло- и массообмена

Б.І. Котов, А.В. Спірін, Р.А. Калініченко 23 B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin



построена математическая модель, описывающая изменение параметров сушильного агента и мате-риала в пневмобарабанном агрегате в процессе перемещения вдоль вращательного барабана. На при-мере аналитического анализа изменения температуры сушильного агента и материала и его влагосо-держания приведены решение полученных уравнений для линейного закона перемещения материала вдоль барабана. Таким образом в результате выполненного исследования получена математическая модель стационарного процесса сушки растительного материала в пневмобарабанном агрегате. Опре-делены аналитические зависимости, описывающие распределение параметров процесса сушки мате-риала в барабане с учетом скорости перемещения.

Ключевые слова: урожай, высушивание, сушилка, производительность, энергозатраты, теп-ловой баланс, математическая модель, барабан. Abstract

Mathematical simulation of drying plant material in a drum dryer at a variable speed of moving material

B.I. Kotov, R.A. Kalinichenko, A.V. Spirin

In the system of technological operations postharvest handling harvest crops occupies an important place dry. Universal dryer drum widely used in households, since, allow dewatering of various loose moist materials, but for a number of performance indicators (unit cost of energy, the level of automation, the implementation of environmental requirements, etc.), these dryers do not completely meet the current requirements of agricultural and processing industries. Solving optimization problems on performance and energy consumption drum units is possible only if adequate mathematical model of heat and mass transfer considering the determining process parameters. The article is based on an analysis of the literature substantiated scientific task analytic mathe-matical description and calculation of the defining parameters of drying plant material dispersed in the drum units. With the help of heat and material balance based on simplistic ideas about the processes of heat and mass transfer mathematical model that describes the change in the parameters of the drying agent and the material in the drum unit in the process of moving along the rotary drum. For example, analytical analysis of changes in temperature of the drying agent and moisture content material and its solution are obtained for linear equations law material moving along the drum. Thus, in the result of the study received a fixed mathe-matical model of drying plant material in the drum unit. Designated analytical dependence describing the dis-tribution parameters of drying material in the drum with regard variable speed of moving.

Keywords: harvest, drying, drying, productivity, energy consumption, heat balance, mathematic model, drum.

Представлено від редакції: О.I. Завгородній / Presented on editorial: O.I. Zavhorodnii Рецензент: С.О. Харченко / Reviewer: S.O. Harchenko Подано до редакції / Received: 14.03.2017

24 Дослідження складу зернового вороху районованих на території Житомирської області …

Researching the grain compound composition of grain crops zoned on the territory…

© В.М. Стельмах, Ю.Ю. Самчук, 2017

© V.N. Stelmah, Y.Y. Samchuk, 2017

УДК 631.362

Дослідження складу зернового вороху районованих на території Житомирської області основних зернових культур

В.М. Стельмах1, Ю.Ю. Самчук2

Житомирський національний агроекологічний університет (м.Житомир, Україна)

[email protected], [email protected]

В статті представлено результати досліджень складу зернового вороху (ЗВ) поширених зер-нових культур районованих в зоні лісостепу Житомирської області, а саме, таких як – озимі пше-ниця та ячмінь, соя, соняшник та кукурудза. Склад зернового вороху визначався у відповідності до ДСТУ 4138-2002. Дослідження проводились після обмолоту, поширеними на даний час в Україні, зернозбиральними комбайнами наступних марок: «Палессе КЗС-1218», «РСМ-142», «Case International-1666» та «Claas Lexion-480».

В результаті проведених досліджень у ЗВ вищенаведених культур виявлено 10 видів бур’янів, а також зернові і рослинні рештки та мінеральні домішки (грунт).

Встановлено, що відсоток засміченості озимої пшениці, в залежності від марки комбайна, зна-ходиться в межах 0,23% ... 5,84%. При чому, мінімальний відсоток засміченості показав комбайн «Claas Lexion-480» – 0,23%, максимальний – комбайн «РСМ-142» – 5,84%.

По озимому ячменю, відсоток засміченості знаходиться в межах 0,48% ... 1,83%. Мінімальний відсоток засміченості показав комбайн «Claas Lexion - 480» – 0,48%, максимальний – комбайн «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,83%.

Відсоток засміченості сої знаходиться в межах 1,05 % ... 1,56 %. Мінімальний відсоток засмі-ченості показав комбайн «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,05%, максимальний – комбайн «Case International – 1666» – 1,56%.

Відсоток засміченості соняшника знаходиться в межах 1,59 % ... 3,97 %. Мінімальний відсоток засміченості показав комбайн «Claas Lexion - 480» – 1,59%, максимальний – комбайн «РСМ-142» – 3,97%.

Відсоток засміченості кукурудзи знаходиться в межах 0,57 % ... 1,47 %. Мінімальний відсоток засміченості показав комбайн «Claas Lexion - 480» – 0,57 %, максимальний – комбайн «РСМ-142» – 1,47%.

Отримані дані щодо складників ЗВ в сукупності з їх аеродинамічними параметрами будуть використані при розробці повітряного сепаратора з двоступеневою системою очистки ЗВ.

Ключові слова: склад зернового вороху, комбайн, озима пшениця, озимий ячмінь, соя,

соняшник, кукурудза.

Постановка проблеми та її актуальність.

Якість насіннєвого матеріалу та якість продукції зернопереробних підприємств напряму залежать від якості очистки зернового вороху (ЗВ). Для видалення легких, грубих домішок, насіння бур’янів, а також домішок мінерального по-ходження використовують повітряні та аеро-динамічні сепаратори принцип дії яких полягає в розділенні складників ЗВ за аеродинамічними показниками. Іншими словами, кожен складник має свою швидкість витання (критичну швидкість) за якою і проходить процес очистки та сепарації ЗВ. Володіння інформацією про склад ЗВ та значення швидкості витання окремих його складників дає змогу підібрати оптимальні параметри та режими роботи повітряного чи аеродинамічного сепаратора.

Виконавши ґрунтовний пошук та аналіз дос-тупних джерел інформації (наукові статті, авторе-

ферати, дисертації, підручники, інтернет-дже-рела та ін.) по вказаній проблемі, встановлено, що для сучасного етапу розвитку зернозбираль-ної техніки дане питання мало вивчене і в науко-вих працях фактично відсутні дані про склад ЗВ поширених на території України зернових куль-тур. Тому проведення досліджень з визначення його складу для різних культур зібраних різними комбайнами є актуальною науковою задачею, ви-рішення якої дасть можливість удосконалити про-цес повітряної сепарації ЗВ.

Аналіз результатів останніх досліджень і публікацій. Розділення ЗВ в повітряному потоці базується на різниці у густині та аеродинамічних властивостях його складників. Під час їх руху в повітряному потоці виникають сили опору, що за-лежать від ваги, форми, стану поверхні та їх роз-ташування в повітряному потоці. Дослідження складу ЗВ та швидкостей витання компонентів

В.М. Стельмах, Ю.Ю. Самчук 25 V.N. Stelmah, Y.Y. Samchuk



описано в роботах [1,2,3,4]. При чому, в роботах [1, 3, 4] описано склад ЗВ відповідно тритикале, озимої пшениці та гречки. Даних по швидкості ви-тання в цих роботах не наведено. В роботі [2] представлені дослідження швидкостей витання тільки злакових трав, які також можуть входити до складу ЗВ, даних відносно складників трав’яної суміші не наведено.

Отже, в результаті аналізу літературних джерел було встановлено наступне: ґрунтовних досліджень з визначення складу ЗВ після збирання сучасними комбайнами поширених на території України зернових культур та ви-значення аеродинамічних показників складових частин ЗВ – не виявлено.

Ціль роботи: дослідити склад ЗВ поширених на території Житомирської області, в зоні лісо-степу, зернових культур, таких, як: озимі пшениця

та ячмінь, соя, соняшник, кукурудза – з метою по-дальшого знаходження їх аеродинамічних показ-ників і визначення теоретичних передумов для удосконалення процесу сепарації ЗВ повітря-ними та аеродинамічними сепараторами.

Результати досліджень. Проведення необ-хідних досліджень з визначення складу ЗВ прохо-дило у 2016 році в зоні лісостепу Житомирської області у наступних господарствах: ПП «Миролю-бівське» Житомирський район, СТОВ «Староко-тельнянське» Андрушівський район та СТОВ «Нормагро» Бердичівський район.

Зернозбиральні комбайни, якими проводився обмолот зернових культур у вищенаведених гос-подарствах та їх експлуатаційні показники наве-дено в табл. 1, дані щодо площ посівів та їх уро-жайності в табл. 2.

Таблиця 1. Марки та моделі зернозбиральних комбайнів та їх експлуатаційні показники

Назва

господарства Марка та модель

зернозбирального комбайна Рік

випуску Країна-

виробник Наробіток,

мотогод / га

1 2 3 4 5

ПП «Миролю-бівське»

«КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 2209)

2011 Білорусь -*/7700

«КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 0725)

2011 Білорусь -*/7300

СТОВ «Старокотель-

нянське»

«Case International - 1666» 1993 США 14000/10000

«РСМ-142» 2008 Росія 4300/5000

СТОВ «Нормагро» «Claas Lexion - 480» 2004 Німеччина 4028/9140

* -дані про напрацювання в мотогодинах відсутні.

Як бачимо із табл. 1 господарства, в яких

досліджується склад ЗВ використовують техніку різних країн-виробників, різного року випуску і які мають різне напрацювання. Ці дані приведено для отримання уявлення про моральний та технічний стан машин. А кількість машин дасть змогу зробити широкий аналіз покомпонентного складу ЗВ. Відбір проб ЗВ проводився у відповідності до методик [5].

Наступним після відбору проб етапом є ви-значення складу ЗВ в спеціально обладнаній від-повідними приладами та засобами лабораторії. Аналіз проб ЗВ проводився на базі хіміко-аналі-тичної лабораторії кафедри хімії ЖНАЕУ.

Дослідження складу ЗВ та обробка результа-тів проводились відповідно до методик, встанов-лених державними стандартами [5].

Результати аналізу складу домішок ЗВ ози-мої пшениці та озимого ячменю, сої, соняшника

та кукурудзи в трьох вищенаведених господарст-вах в залежності від марки та моделі зернозбира-льного комбайна наведено в табл. 3 -7.

Зернозбиральний комбайн «Case Interna-tional-1666» при збиранні ячменю озимого в СТОВ «Старокотельнянське» задіяний не був.

Як бачимо, з табл. 5, відсоток забур’яненості ЗВ сої є відносно невисоким, він знаходиться в межах 0,1 %. Однак присутній значний відсоток засміченості рослинними рештками (до 1,39 %, комбайн «Claas Lexion-480») та ґрунтом (до 0,41 %, комбайн «Case International – 1666»). У госпо-дарстві СТОВ «Старокотельнянське» комбайн «РСМ-142» в зборі врожаю сої участі не приймав.

Склад ЗВ соняшника подано в табл. 6. Як видно з табл. 6 кількість найменувань (по-

зицій) бур’янів у ЗВ соняшника ширший в порів-нянні з ЗВ сої. Окрім щириці звичайної та проса півнячого які присутні в ЗВ як сої, так і соняшника, в ньому також є: горошок волохатий, пирій повзу-чий, гумай. Вищі також середні показники засмі-





ченості по рослинним решткам. Максимальний показник становить: 3,2% (комбайн «РСМ - 142»). Середні показники по вмісту ґрунту також

вищі. Максимальний становить 0,51% (комбайн «Case International - 1666»). Склад ЗВ кукурудзи подано в табл. 7.

Таблиця 2. Інформація щодо площ посівів та їх урожайності

Назва

господарства Культура/сорт Площа посівів, га

Урожай-ність, ц/га

Вологість при збиранні, %

1 2 3 4 5

ПП «Миролю- бівське»

Ячмінь озимий/ «Хайлайт» 300 49,2 14,5

Пшениця озима/ «Магістраль» 650 51,3 15,0

Соя / Ківін 100 28,2 15,0

Соняшник / НК Бріо 450 32,4 13,5

Кукурудза / Інагуа 200 97,1 14,0

СТОВ «Старокотель-

нянське»

Ячмінь озимий / «Дункан» 60 47,1 16,0

Пшениця озима/ «Смуглянка» 80 52,3 17,0

Соя / Легенда 100 26,8 14,0

Соняшник / Харківський-3 300 32,7 13,0

Кукурудза / Cолонянський 240 93,4 14,5

СТОВ «Нормагро» Ячмінь озимий/ «Себастьян» 57 64,3 13,5

Пшениця/«Наталка» 100 65,0 14,0

Соя / Меркур 120 23,9 14,5

Соняшник / КВС Драгон 90 36,2 13,0

Кукурудза / Матеус 150 86 14,0

Таблиця 3. Склад домішок у відсотках (%), що знаходяться в ЗВ озимої пшениці в залежності

від марки та моделі зернозбирального комбайна

Складник зернового вороху (насіння, зернівки, плоди, рослинні

рештки і інша сміттєва домішка)

Господарство/марка комбайна

ПП «Миролюбівське» СТОВ

«Старокотельнянське»

СТОВ «Нор-магро»

«КЗС-1218 Па-лессе GS-12»

(номер ма-шини 2209)



«Case International-

1666»

«РСМ-142»

«Claas Lexion-480»

1 2 3 4 5 6

Пирій повзучий 0,36 0,42 - - -

Горошок волохатий 0,03 0,09 - - -

Гірчак березковидний - - - 0,35 -

Осот рожевий - 0,01 - - 0,05

Просо півняче 0,02 - 0,01 0,1 -

Гречка татарська - - 0,63 1,56 0,04 Порожнисті колоски, колоскові та квіткові луски, плівки, уламки стебел, листя

0,09 0,07 2,45 3,8 0,14

Грунт 0,17 0,03 0,04 0,03 -

Всього 0,67 0,62 3,13 5,84 0,23




Таблиця 4. Склад домішок у відсотках (%), що знаходяться в ЗВ озимого ячменю в залежності від марки та моделі зернозбирального комбайна



Культура/господарство/марка комбайна

Ячмінь озимий

ПП «Миролюбівське» СТОВ «Старокотельнянське»

СТОВ «Норма-

гро»





«Case International –

1666»

«РСМ-142»


1 2 3 4 5 6

Насіння культурних рослин:

- пшениця - овес

0,73 -

0,81 -

- -

- 0,23

0,21 -

Гірчиця польова 0,01 0,01 - 0,01 0,01

Пирій повзучий 0,15 0,18 - 0,05

Просо півняче - 0,09 - 0,1 0,02

Лобода біла 0,04 - - - -

Гречка татарська - - - - 0,03

Порожнисті колоски, колоскові та квіткові луски, плівки, уламки стебел, листя

0,31 0,71 - 1,11 0,16

Грунт 0,02 0,03 - 0,02 -

Всього 1,26 1,83 - 1,47 0,48

Таблиця 5. Склад домішок у відсотках (%), що знаходяться в ЗВ сої в залежності від марки та моделі зернозбирального комбайна





СТОВ «Нормагро»

«КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер

машини 2209)


машини 0725)

«Case International -

1666»

«РСМ-142»


1 2 3 4 5 6

Щириця звичайна - - 0,02 - 0,03

Просо півняче 0,05 0,04 0,03 -


0,66 0,88 1,1 - 1,39

Грунт 0,34 0,27 0,41 - 0,05

Всього 1,05 1,19 1,56 - 1,47





Таблиця 6. Склад домішок у відсотках (%), що знаходяться в ЗВ соняшника в залежності від марки та моделі зернозбирального комбайна

Складник зернового вороху (насіння, зернівки, плоди,

рослинні рештки і інша сміттєва домішка)





машини 2209)


машини 0725)

«Case International

- 1666»

«РСМ -142»


1 2 3 4 5 6

Щириця звичайна 0,08 0,09 0,05 0,11 -

Горошок волохатий 0,05 - 0,09 0,05 -

Просо півняче 0,03 0,08 - 0,09 0,04

Пирій повзучий 0,04 0,11 0,08 0,15 -

Гумай - 0,03 - - 0,12


2,1 2,62 2,81 3,2 1,33

Грунт 0,4 0,45 0,51 0,37 0,1

Всього 2,7 3,38 3,54 3,97 1,59

Таблиця 7. Склад домішок у відсотках (%), що знаходяться в ЗВ кукурудзи в залежності від марки та моделі зернозбирального комбайна

Складник зернового вороху (насіння, зернівки, плоди,

рослинні рештки і інша сміттєва домішка)





машини 2209)


машини 0725)

«Case International –

1666»

«РСМ -142»


1 2 3 4 5 6

Просо півняче 0,05 0,02 0,04 0,03 0,01

Щириця звичайна 0,04 - 0,02 0,03 0,02

Лобода біла - - 0,02 0,01 -


0,74 0,61 0,93 1,21 0,38

Грунт 0,25 0,21 0,42 0,19 0,16

Всього 1,08 0,84 1,43 1,47 0,57

У ЗВ кукурудзи виявлено три найменування

бур’янів. Їх вміст є також відносно невисоким. По-казники по рослинним решткам та вмісту ґрунту є співставними з аналогічними показниками ЗВ сої.

Нижче на рис. 1 - 4 графічно відображено якість очистки (відсоток непошкодженого і травмованого насіння) вказаних зернових культур різними комбайнами.




Рис. 1 є графічним відображенням якості очи-стки ЗВ озимої пшениці (а) та озимого ячменю (б), вищенаведеними зернозбиральними комбайнами.

На рис. 2 (а,б) наведено дані стосовно відсот-ка травмування насіння основної культури вище-наведеними зернозбиральними комбайнами.

а б

Рис. 1. Відсоток непошкодженого насіння озимої пшениці (а) та озимого ячменю (б) після обмолоту зернозбиральними комбайнами: 1 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 2209);

2 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 0725); 3 – «РСМ-142»; 4 – «Claas Lexion-480»; 5 – «Case International-1666»

а б

Рис. 2. Відсоток травмованого насіння озимої пшениці (а) та озимого ячменю (б) після обмолоту

зернозбиральними комбайнами: 1 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 2209); 2 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 0725); 3 – «РСМ-142»; 4 – «Claas Lexion-480»;

5 – «Case International-1666»

Рис. 3 (а,б,в) є графічним відображенням яко-

сті очистки ЗВ відповідно сої (а), соняшника (б) та кукурудзи (в) вищенаведеними зернозбираль-ними комбайнами.

Згідно з рис. 3 найвищий відсоток непошко-дженого насіння основної культури серед чоти-рьох найменувань комбайнів показує модель «Claas Lexion-480».

96,59 97,1

93,88

99,48

96,51

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

1 2 3 4 5

Неп

ошк

одж

ене

нас

інн

я, %

98,47

98,06

98,02

98,39

97,7

97,8

97,9

98

98,1

98,2

98,3

98,4

98,5

1 2 3 4Н

епош

код

жен

е н

асін

ня,

%

2,74

2,28

0,28 0,290,36

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1 2 3 4 5

Тр

авм

ован

е н

асін

ня,

%

0,27

0,11

0,51

1,13

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 2 3 4

Тр

авм

ован

е н

асін

ня,

%





а

б

в Рис. 3. Відсоток непошкодженого насіння

сої (а) соняшника (б) та кукурудзи (в) після обмолоту зернозбиральними комбайнами:

1 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 2209); 2 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 0725); 3 – «Case International-1666»

4 – «РСМ-142»; 5 – «Claas Lexion-480»

На рис. 4 наведено дані стосовно відсотка тра-вмування насіння основної культури відповідно сої (а), соняшника (б) та кукурудзи (в) вищенаведе-ними зернозбиральними комбайнами.

а

б

в Рис. 4. Відсоток травмованого насіння

сої (а) соняшника (б) та кукурудзи (в) після обмолоту зернозбиральними комбайнами:

1 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 2209); 2 – «КЗС-1218 Палессе GS-12» (номер машини 0725); 3 – «Case International-1666»;

4 – «РСМ-142»; 5 – «Claas Lexion-480»

З-поміж чотирьох найменувань комбайнів, в цілому, найвищу якість очистки ЗВ показав ком-байн «Claas Lexion-480», при збиранні яким сміт-тєва домішка становила – 0,23%...1,59%, травмо-

96,1595,1

96,91 97,55

90

92

94

96

98

100

1 2 3 4 5

Неп

ошк

одж

ене

нас

інн

я, %

Комбайни

95,55

90,14

94,1 92,72

98,1

86

88

90

92

94

96

98

100

1 2 3 4 5

Неп

ошк

одж

ене

нас

інн

я, %

Комбайни

92,45

91,93 92,17 90,6

94,2

80

82

84

86

88

90

92

94

96

1 2 3 4 5

Неп

ошк

одж

ене

нас

інн

я, %

Комбайни

2,8

3,71

1,53

0,98

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

1 2 3 4 5

Тр

авм

ован

е н

асін

ня,

%

Комбайни

1,75

6,48

2,36

3,31

0,31

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5

Тр

авм

ован

е н

асін

ня,

%

Комбайни

6,47

7,23

6,4

7,93

5,23

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5

Тр

авм

ован

е н

асін

ня,

%

Комбайни




вані, пошкоджені зерна основної культури – 0,29%…5,23%, мінеральні домішки (грунт) – до 0,12%; Якість очистки ЗВ, а також аналогічні дані щодо інших комбайнів наглядно демонструють вищенаведені графіки (див. рис. 1 - 4) та таблиці (див. табл. 3 - 7).

Висновки: У відповідності до вимог [5] було відібрано (з бункера комбайна або з борту ма-шини, що перевозить зерно з поля) та проаналі-зовано склад ЗВ (після обмолоту різними мар-ками комбайнів) таких зернових культур як: озимі

ячмінь та пшениця, соя, кукурудза та соняшник. В результаті проведених досліджень у ЗВ вищена-ведених культур виявлено 10 видів бур’янів, а та-кож зернові і рослинні рештки та грунт. Отримані дані, в сукупності з їх аеродинамічними парамет-рами, такими як: швидкість витання, коефіцієнт аеродинамічного опору, коефіцієнт парусності будуть використані при розробці і проектуванні повітряного сепаратора для очистки ЗВ, в тому числі і для визначення його оптимальних параме-трів та режимів роботи.


1. Заїка П.М. Підвищення якості очищення та

сортування насіння кормового тритикале на віб-рофрикційному сепараторі / П.М. Заїка, М.В. Ба-кум, А.Д. Михайлов, О.Б. Козій, Д.О. Козій // Віс-ник ХНТУСГ. – 2012. – Вип. 121. – 470 - 475.

2. Ковалишин С.Й. Підвищення ефективності пневмосепарування насіння кормових трав / С.Й. Ковалишин, В.О. Дадак // Вісник ХНТУСГ. – 2014. – Вип. 144. – 225 - 231.

3. Слипченко М.В. К производственным испытаниям ворохоочистителя СВС-15 с раз-работанным пневмосепарирующим устройством

/ М.В. Слипченко // Вісник ХНТУСГ. – 2009. – Вип. 88. – 88 - 95.

4. Тарасенко А.П. Влияние типа комбайнов на качество получаемого зернового вороха гре-чихи / А.П. Тарасенко, В.И. Оробинский, Т.Н. Тер-тычная, Н.М. Дерканосова, М.Э. Мерчалова // Ве-стник Воронежского государственого аграрного университета. – 2012. – Вып. 2 (33). – C. 132 -134.

5. Насіння сільськогосподарських культур. Методи визначення якості: ДСТУ 4138:2002. – Чинний від 2004.01.01. – К. : Держспоживстан-дарт України , 2003. – 148 с.

Аннотация

Исследование состава зернового вороха районированных на территории Житомирской области зерновых культур

В.Н. Стельмах, Ю.Ю.Самчук

В статье представлены результаты исследований состава зернового вороха (ЗВ) распространен-ных зерновых культур, районированных в зоне лесостепи Житомирской области, а именно, таких как - озимые пшеница и ячмень, соя, подсолнечник и кукуруза. Состав зернового вороха определялся в со-ответствии с ДСТУ 4138-2002. Исследования проводились после обмолота, распространенными в настоящее время в Украине, зерноуборочными комбайны следующих марок: «Палессе КЗС-1218», «РСМ-142», «Case International-1666» и «Claas Lexion-480».

В результате проведенных исследований в ЗВ вышеприведенных культур выявлено 10 видов сор-няков, а также зерновые и растительные примеси, минеральные примеси (грунт).

Установлено, что процент засоренности озимой пшеницы, в зависимости от марки комбайна, нахо-дится в пределах 0,23% ... 5,84%. Причем, минимальный процент засоренности показал комбайн «Claas Lexion-480» – 0,23%, максимальный – комбайн «РСМ-142» – 5,84%.

В озимом ячмене, процент засоренности находится в пределах 0,48% ... 1,83%. Минимальный про-цент засоренности показал комбайн «Claas Lexion - 480» – 0,48%, максимальный – комбайн «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,83%.

Процент засоренности сои находится в пределах 1,05% ... 1,56%. Минимальный процент засоренности показал комбайн «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,05%, максимальный – комбайн «Case International - 1666» – 1,56%.

Процент засоренности подсолнечника находится в пределах 1,59% ... 3,97%. Минимальный процент засоренности показал комбайн «Claas Lexion - 480» – 1,59%, максимальный – комбайн «РСМ-142» – 3,97%.

Процент засоренности кукурузы находится в пределах 0,57% ... 1,47%. Минимальный процент засоренности показал комбайн «Claas Lexion - 480» – 0,57%, максимальный – комбайн «РСМ-142» – 1,47%.





Полученные данные компонентов ЗВ в совокупности с их аэродинамическими параметрами будут использованы при разработке воздушного сепаратора с двухступенчатой системой очистки ЗВ.

Ключевые слова: состав зернового вороха, комбайн, озимая пшеница, озимый ячмень, соя, под-солнечник, кукуруза. Abstract

Researching the grain compound composition of grain crops zoned on the territory of Zhytomyr region

V.N. Stelmah, Y.Y. Samchuk

In the article presents the researching results of the grain compound common grain crops zoned in the partially-wooded steppe of Zhytomyr region, namely, such as – winter wheat and barley, soybean, sunflower, maize. The grain compound determined in accordance with ДСТУ 4138-2002. Research were conducted after threshing by common combine harvesters nowaday in Ukraine following brands: «Палессе КЗС-1218», «РСМ-142», «Case International-1666» and «Claas Lexion-480».

In the result of the conducted researching there were founded 10 kinds of weeds, grain and plant impurities, mineral impurities (soil) in the grain compound.

It was established that the impurity percent of winter wheat in depending of the combine harvester brand is 0,23% ... 5,84%. Minimal percent of impurity showed combine harvester "Claas Lexion-480" – 0,23%, maximal – combine harvester «РСМ-142» – 5,84%.

The impurity percent of winter barley is 0,48% ... 1,83%. The minimal percent of impurity showed combine harvester "Claas Lexion-480" – 0,48%, maximal – combine harvester «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,83%.

The impurity percent of soybean is 1,05% ... 1,56%. The minimal percent of impurity showed combine harvester «КЗС-1218 Палессе GS-12» – 1,05%, maximal – combine harvester «Case International - 1666» – 1,56%.

The impurity percent of sunflower is 1,59% ... 3,97%. The minimal percent of impurity showed combine harvester «Claas Lexion - 480» – 1,59%, maximal – combine harvester «РСМ-142» – 3,97%.

The impurity percent of maize is 0,57% ... 1,47%. The minimal percent of impurity showed combine harvester «Claas Lexion - 480» – 0,57%, maximal – combine harvester «РСМ-142» – 1,47%.

Getting data of the grain compound components together with their aerodynamic parameters will be used in the development of air separator with two-step cleaning system of the the grain compound.

Keywords: grain compound composition, combine harvester, winter wheat, winter barley, soybean, sunflower, maize.

Представлено від редакції: В.І. Пастухов / Presented on editorial: V.I. Pastukhov Рецензент: Л.В. Лось / Reviewer: L.V.Los’ Подано до редакції / Received: 11.05.2017

В.М. Лукьяненко, А.А. Никифоров 33 V.M. Luk'janenko, A.A. Nikiforov



УДК 631.362:532

Постановка задачи по расчёту поля скоростей воздушной среды между двумя эквидистантными плоскостями при совершении ими

синхронных гармонических колебаний

В.М. Лукьяненко1, А.А. Никифоров2

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. П. Василенко (г. Харьков, Украина), [email protected], [email protected]

В данной статье представлена постановка задачи по расчёту характеристик движения

воздуха под воздействием движущихся рабочих поверхностей в виде краевой задачи. Формализованы краевые условия, позволяющие в дальнейшем используемые дифференциальные уравнения привести к системе алгебраических уравнений, решаемых известными численными методами.

В качестве математической модели процесса использована модель идеального газа. Процесс воздействия колеблющихся рабочих поверхностей на воздушную массу, которая находится между двумя эквидистантными плоскостями, описывается с помощью уравнения Эйлера и уравнения неразрывности. В координатной форме данные векторные уравнения позволяют составить систему дифференциальных уравнений. Число неизвестных, которые должны быть определены для каждой точки воздушного объёма между рабочими поверхностями, также равно четырём. Это проекции вектора скорости элемента воздушного континуума на оси системы координат, связанной с рабочими поверхностями, и величина давления воздуха в рассматриваемой точке.

Параметры поля скоростей воздуха рассчитываются для ограниченной области, имеющей форму параллелепипеда. Предложенные в статье краевые условия позволяют вычислять значения проекций вектора скорости и давления в точках воздушной массы, располагающихся на границе воздушного параллелепипеда между рабочими поверхностями.

Ключевые слова: математическая модель, поля скоростей, воздушная среда,

гармонические колебания, вибросепарация, виброочистительная машина.

Введение. Способ разделения семенных смесей с использования шероховатых вибрирую-щих поверхностей обеспечивает высокие показа-тели чистоты конечного продукта. Для некоторых культур он является единственным возможным методом эффективной механизированной очистки. Например, это касается таких видов се-мян как махорка, береза с соответствующими примесями мусора. Но высокие аэродинамиче-ские характеристики семян этих культур услож-няют процесс разделения и снижают его эффек-тивность. При попытке увеличить производи-тельность вибромашины за счет использования пакетов синхронно вибрирующих поверхностей, между последними возникает воздушный поток, который оказывает существенное влияние на процесс разделения.

Это вызывает необходимость изучения технологического процесса сепарирования на базе математической модели движения частиц в воздушном потоке между вибри-рующими плоскостями.

Анализ последних исследований. Движе-ние частиц семенных смесей в воздушной среде с учётом аэродинамического сопротивления изу-чалось П.М. Василенко [1]. Рассмотрено как

линейное, так и квадратичное аэродинамическое сопротивление движению частицы по отноше-нию к скорости воздушного потока. Однако, при этом параметры воздушного потока, возникаю-щие в каналах (рабочих пространствах) очисти-тельных машин, считались постоянными, не за-висящими от режима работы машины. Для усло-вий работы виброочистительных машин данное допущение является слишком грубым, не позво-ляющим построить адекватную математическую модель рабочего процесса.

Дальнейшим развитием исследований в дан-ном направлении стали результаты, полученные:

– Козаченко А.В. относительно обоснования параметров технологического процесса очистки и сортировки семян табака и махорки на вибра-ционной семяочистительной машине [2];

– Абдуевым М.М., Бакумом М.В., Манчинсь-ким Ю.О., Сычовым В.В., Леоновым В.П. относи-тельно изучения движения частиц в условиях пе-ременной скорости воздушного потока в наклон-ных воздушных каналах [3];

– Завгородним А.И. относительно математи-ческого описания движения абсолютно упругого шара в постоянном воздушном потоке между вибрирующими плоскостями [4].

34 Постановка задачи по расчёту поля скоростей воздушной среды между двумя …

Statement of the problem calculation of the velocity field of the air environment between two …

© В.М. Лукьяненко, А.А. Никифоров, 2017

© V.M. Luk'janenko, A.A. Nikiforov, 2017

Цель исследования. Построение математи-ческой модели воздушного потока между колеб-лющимися рабочими поверхностями виброочи-стительной машины для оценки эффективности конструктивных мероприятий, повышающих эф-фективность процесса виброочистки семенных смесей, чувствительных к воздействию воздуха.

Основная часть. Движение воздушной среды под воздействием двух эквидистантных плоскостей, совершающих синхронные гармони-ческие колебания, может быть описано на осно-вании уравнения Эйлера и уравнения неразрыв-ности для идеального газа (жидкости) [5]. В век-торном виде уравнение Эйлера для идеального газа имеет вид:

ρa ρF gradp , (1)

где a – вектор ускорения движения воздушной среды; F – вектор ускорения от действия массо-вых сил (силы тяжести); p – давление воздуха в рассматриваемой точке; ρ – плотность воздуха.

Уравнение неразрывности, записанное для идеального газа, соответственно, может быть представлено как

divV 0, (2)

где V – вектор скорости движения воздушной среды в рассматриваемой точке.

На основании (1) и (2) может быть записана система уравнений в координатной форме:

∂u∂t

u∂u∂x

v∂u∂y

w∂u∂z

g1ρ∙∂p∂x, (3)

∂v∂t

u∂v∂x

v∂v∂y

w∂v∂z

g1ρ∙∂p∂y, (4)

∂w∂t

u∂w∂x

v∂w∂y

w∂w∂z

g1ρ∙∂p∂z, (5)

∂u∂x

∂v∂y

∂w∂z

0 , (6)

где u, v, w – проекции вектора скорости движения воздушной среды V, соответственно, на оси X, Y и Z выбранной системы координат; g , g , g – проекции ускорения свободного падения на оси выбранной системы координат.

Система уравнений (3) - (6) состоит из четырёх уравнений. Количество неизвестных параметров воздушного потока, которые необходимо определить – тоже четыре. Это проекции вектора скорости u, v и w, а также величина давления – p. Следовательно, задача по расчёту характеристик движения воздуха под воздействием движущихся рабочих поверхностей может быть решена.

Выразив, с помощью (6), величину w через u и v, преобразуем систему уравнений (3) - (6) к следующему виду:

∂u∂t

u∂u∂x

v∂u∂y

w∂u∂z

1ρ∂p∂x

g , (7)

∂v∂t

u∂v∂x

v∂v∂y

w∂v∂z

1ρ∂p∂y

g , (8)

∂u ∂v∂t

u∂u ∂v∂x

v∂u ∂v∂y

w∂u ∂v∂z

1ρ∂p∂z

g , (9)

∂w ∂u ∂v, (10)

g g sin β , (11)

g g tg α cos β cos δ, (12)

g g cos δ, (13)

cos δcos α cos β

√cos α sin α cos α, (14)

где α, β – углы, характеризующие наклон, соот-ветственно, продольной и поперечной осей рабо-чей поверхности к горизонту (рис. 1); δ – угол наибольшего наклона рабочей поверхности.

В результате решения (7) - (10) для установ-ленных моментов времени t для любой точки пространства между рассматриваемыми рабо-чими поверхностями с координатами x, y, z бу-дут получены значения проекций вектора скоро-сти воздушного потока, u, v и w, а также давления воздуха p в рассматриваемой точке в заданный момент времени.

В качестве системы координат, относительно которой рассчитываются параметры воздушного потока, выбирается система координат, связан-ная с рабочими поверхностями (рис. 1).

O

иXиY

иZ

YZ

X

Рис. 1. Система координат, относительно которой рассчитываются характеристики

воздушного потока

Начало системы координат устанавливается в одной из тех точек, принадлежащих про-дольному ребру нижней рабочей поверхности. Выбирается то продольное ребро, которое примыкает к питателю виброочистительной машины. Данное условие необходимо для того,




чтобы получаемые расчётные данные по оценке параметров воздушного потока не приходилось пересчитывать, переводя их в систему координат, в которой должны рассчитываться кинематические параметры движения частиц семенной смеси при её обработке с помощью виброочистительной машины.

Ось Z проходит через установленную точку на продольном ребре нижней рабочей поверхности и совпадает с нормалью к ней. Положительное направление оси Z является направление, которое противоположно действию сил гравитации.

Ось X перпендикулярна продольному ребру рабочей поверхности и направлена в сторону второго продольного ребра, ограничивающего рабочую поверхность по ширине. Ось Y совпа-дает с продольным ребром рабочей поверхности и направлена таким образом, чтобы образовыва-лась правая тройка осей координат.

Рабочие поверхности эквидистантные друг другу и располагаются под углом к горизонту. Угол α характеризует наклон продольной оси рабочей поверхности к горизонту, а угол β – поперечной оси.

Для получения численного решения системы дифференциальных уравнений (7) - (10) пред-лагается использовать метод сеток при заданных краевых условиях [6]. Параметры поля скоростей воздуха рассчитываются для ограниченной области, Ξ, имеющей форму параллелепипеда. Границами данного па-раллелепипеда служат (рис. 2):

– сверху и снизу: две параллельные рабочие поверхности (грани A и B);

– по бокам – грани, образуемые кромками ра-бочих поверхностей (спереди и сзади: грани C и D, слева и справа – E и G).

YZ

X

Рис. 2. Область, внутри которой рассчитывали

параметры поля скоростей воздуха

Рабочие поверхности, при работе виброочи-стительной машины, совершают синхронные

гармонические колебания. При этом точки, при-надлежащие любой рабочей поверхности, пере-мещаются в пространстве (рис. 3).

Рис. 3. Траектории движения точек рабочей поверхности при работе

виброочистительной машины

Относительно рабочей поверхности колеба-ния осуществляются под наклоном, задаваемым с помощью угла наклона колебаний ε.

Воздушная масса, находящаяся в покое от-носительно инерциальной системы координат, движется по отношению к системе координат ра-бочей поверхности. Относительное движение воздуха является симметричным или зеркаль-ным по отношению к движению рабочей поверх-ности относительно инерциальной системы ко-ординат. Исходя из этого, для краевых условий по границе области Ξ для граней: C, D, E и G, сле-дует записать:

Vв tC, D, E, G Vк t , (15)

pвC, D, E, G pатм., (16)

где Vв t

C, D, E, G – вектор скорости движения

частиц воздуха, принадлежащих граням C, D, E, G области Ξ, относительно системы координат рабочей поверхности; Vк t – вектор скорости колебаний точек рабочей поверхности относительно инерциальной системы координат; pв

C, D, E, G – давление воздуха по границе C, D,

E, G; pатм. – атмосферное давление. Вдоль граней C, D, E, G воздух находится

в невозмущённом состоянии, на него не действуют рабочие поверхности. Поэтому перепадов давления по отношению к давлению атмосферы здесь нет. Граничное давление равно давлению атмосферы.

Проекции вектора скорости перемещения то-чек рабочей поверхности относительно инерци-альной системы координат при совершении по-верхностью гармонических колебаний вычисля-ются с помощью следующих выражений:

36 Постановка задачи по расчёту поля скоростей воздушной среды между двумя …

Statement of the problem calculation of the velocity field of the air environment between two …

© В.М. Лукьяненко, А.А. Никифоров, 2017

© V.M. Luk'janenko, A.A. Nikiforov, 2017

Vк A ∙ Ω cos Ωt sin β sin ε α , (17)

Vк A ∙ Ω cos Ωttanα cos β sin ε α

cos δcos β

cos ε α, (18)

Vк A ∙ Ω cos Ωt cos δsin εcos α

, (19)

где A – амплитуда колебаний; Ω – частота коле-баний; ε – угол наклона колебаний по отношению к рабочей поверхности; α, β, δ – углы, характе-ризующие наклон рабочей поверхности (рис.1).

С учётом (17) - (19) граничное условие (15) примет следующий вид

u tC, D, E, G A ∙ Ω cos Ωt sin β sin ε α , (20)

v tC, D, E, G A ∙ Ω cos Ωt

tan α cos β sin ε αcos δcos β

cos ε α , (21)

w tC, D, E, G A ∙ Ω cos Ωt cos δ

sin εcos α

. (22)

Для граней A и B области Ξ, образованных непосредственно рабочими поверхностями, имеет место полное торможение воздуха при его контакте с поверхностью. Точнее говоря, оста-навливается относительное движение воздуха, а с точки зрения инерциальной системы, наоборот, ранее находившийся в покое воздух увлекается в движение колеблющейся рабочей поверхно-стью. Заторможенное относительное движение воздуха преобразуется в избыточный или отри-цательный по отношению к атмосферному дав-лению перепад давления. Знак перепада давле-ния, ∆p, определяется в зависимости от направ-ления движения рабочей поверхности по отно-шению к области Ξ (наружу или вовнутрь).

Таким образом, граничные условия для гра-ней A и B примут следующий вид:

u tA, B

v tA, B

w tA, B 0, (23)

p tA pатм.

ρVк t Vк t Vк t

2

sign Vк t ,

(24)

p tB pатм.

ρVк t Vк t Vк t

2sign Vк t ,

(25)

sign Vк t1, еслиVк t 0,1, еслиVк t 0,

(26)

где ρ – плотность воздуха; Vк t , Vк t , Vк t – проекции скорости колебаний, вычисляе-мые согласно выражениям (17) - (19).

Заключение. Решение данной системы уравнений позволит нам определять параметры воздушного потока для различных конструктив-ных схем и режимов работы виброочиститель-ных машин. Полученные результаты могут быть использованы для выбора оптимальных режи-мов работы машин данного класса при сепариро-вании семенных смесей, чувствительных к воз-действию воздуха.


1. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяй-ственных машин [Текст] / П.М. Василенко. – К.: УАСХН, 1960. – 284 с.

2. Козаченко А.В. Обоснование параметров технологического процесса очистки и сортирова-ния семян табака и махорки на вибрационной се-мяочистительной машине: автореф. дис. на со-иск. степени канд. техн. наук/ А.В. Козаченко. – Харьков, 1984 – 20 с.

3. Абдуєв М.М. Теоретичні дослідження ха-рактеристик руху часток у нахиленому повітря-ному каналі при зміні характеристик епюри швид-кості повітря по висоті каналу / М.М. Абдуєв, М.В. Бакум, Ю.О. Манчинський, В.В. Сичов, В.П. Лео-нов // Механізація сільського господарства: Віс-ник ХДТУСГ. – Харків, 2003. – Вип.21. – С. 88 - 94.

4. Завгородний А.И. Движение шара в воз-душном потоке между вибрирующими плоско-стями / А.И. Завгородний, О.В. Синяева // Вібра-ції в техніці та технологіях: Всеукраїнський нау-ково-технічний журнал, №3(67). – Вінниця: ВНАУ, 2012. – С. 20 - 27.

5. Седов Л.И. Механика сплошной среды / Л.И. Седов. – М.: Наука, 1970. – Т. 1. – 492 с.

6. Березин И.С. Методы вычислений / И.С. Березин, Н.П. Жидков. – М.: Гос. изд. физ. мат. литературы, 1959. – Т. 2. – 620 с.

Анотація

Постановка задачі розрахунку поля швидкостей повітряного середовища між двома еквідистантними площинами при здійсненні ними

синхронних гармонійних коливань

В.М. Лук’яненко, А.О. Никифоров

У даній статті представлена постановка задачі по розрахунку характеристик руху повітря під впли-вом рухомих робочих поверхонь у вигляді крайової задачі. Формалізовані крайові умови, які дозволяють




в подальшому диференціальні рівняння, що використовуються, привести до системи алгебраїчних рів-нянь, які розв'язуються відомими чисельними методами.

В якості математичної моделі процесу використана модель ідеального газу. Процес впливу робочих поверхонь, що коливаються на повітряну масу, яка знаходиться між паралельними площинами, опису-ється за допомогою рівняння Ейлера і рівняння нерозривності. В координатній формі дані векторні рів-няння дозволяють скласти систему диференціальних рівнянь. Число невідомих, які повинні бути визна-чені для кожної точки повітряного об'єму між робочими поверхнями, дорівнює кількості рівнянь. Це про-екції вектора швидкості елемента повітряного континууму на осі системи координат, пов'язаної з робо-чими поверхнями, і величина тиску повітря в розглянутій точці.

Параметри поля швидкостей повітря розраховуються для обмеженої області, Ξ, яка має форму па-ралелепіпеда. Запропоновані у статті крайові умови дозволяють обчислювати значення проекцій век-тора швидкості і тиску в точках повітряної маси, що розташовуються на межі повітряного паралелепі-педа між робочими поверхнями.

Ключові слова: математична модель, поля швидкостей, повітряна середовище, гармонійні коливання, вібросепарація, віброочисна машина. Abstract Statement of the problem calculation of the velocity field of the air environment be-

tween two equidistant planes committed by simultaneous harmonic

V.M. Luk'janenko, A.A. Nikiforov

This article presents the problem formulation for calculating the characteristics of air movement under the action of moving the working surfaces in the form of a boundary value problem. Formalized boundary condi-tions allowing further used differential equations lead to a system of algebraic equations solved by known numerical methods.

As a mathematical model used model of an ideal gas. The impact of the oscillating surfaces of the air mass that lies between the parallel planes is described using Euler's equation and the continuity equation. In coordinate form the data vector equations allow to make the differential equation system of four equations. The number of unknowns that must be determined for each point of the air volume between the working sur-faces is also equal to four. This projection of the velocity vector of the air element of the continuum on the axis of the coordinate system associated with surfaces, and the amount of air pressure in the considered point.

Field parameters air velocities are calculated for a limited area, Ξ, having a parallelepiped shape. Sug-gested in the article boundary conditions allow to calculate the values of the projections of the velocity vector and pressure points of the air mass, located on the border of the air box between working surfaces

Keywords: a mathematical model, the velocity field, air framework, vibroseparator, harmonic vibrations, vibroacoustical machine.

Представлено від редакції: О.І. Завгородній / Presented on editorial: O.I. Zavhorodnii Рецензент: М.В. Бакум / Reviewer: M.V. Bakum Подано до редакції / Received: 13.03.2017

38 Эффективность сепарирования зерновых смесей плоскими виброрешетами с разрыхлителями

Efficiency of the grain mixtures separation performed by flat vibration sieves with looseners

© М.В. Пивень, 2017

© M.V.Piven, 2017

УДК 621.928.13

Эффективность сепарирования зерновых смесей плоскими виброрешетами с разрыхлителями

М.В. Пивень

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства

имени Петра Василенко (г. Харьков, Украина), [email protected]

В статье представлены результаты экспериментальных исследований эффективности про-цесса сепарирования зерновых смесей плоскими вибрационными решетами с рыхлителями. Ра-зрыхлители выполнены в виде ребер и рифлей и установлены на поперечных перемычках рабо-чей поверхности решета. При вибрациях решета, ребра и рифли разрыхляют зерновую смесь, увеличивают пористость и скорость послойного движения, что интенсифицирует сегрегацию и процесс сепарирования. Исследования проведены на лабораторном вибрационном сепараторе на очистке зерновых смесей пшеницы и ячменя.

Установлено влияние конструктивных параметров разрыхлителей, удельных загрузок ре-шета, размеров проходовых частиц на эффективность сегрегации. Для паспортных режимов ра-боты вибрационных сепараторов обоснованы конструктивные параметры разрыхлителей. Уста-новлено, что применение разработанных разрыхлителей интенсифицирует процесс сегрегации и повышает его эффективность на 30%. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследования процесса сегрегации.

Удельная производительность вибрационного сепаратора с разработанными решетами на очистке семенного и продовольственного зерна возросла на 20-25%.

Ключевые слова: вибрация, сепаратор, зерновые смеси, сегрегация, разрыхлители,

пористость.

Введение. При сепарировании зерновой смеси (ЗС) толстым слоем на решете, в режимах высоких удельных загрузок, эффективность про-цесса зависит преимущественно от интенсивно-сти сегрегации. Если мелкие частицы, за время пребывания смеси на рабочем органе, не успеют выделиться из слоя и достигнуть поверхности ре-шета, они не смогут просеяться через его отвер-стия. К тому же интенсивность продвижения ча-стиц сквозь слой к решету в 10 раз меньше про-пускной способности его отверстий [1]. В резуль-тате засоренность зернового материала возрас-тает, качество разделения снижается. Таким об-разом, повышение эффективности сепарирова-ния путем интенсификации сегрегации является актуальной задачей.

Анализ последних исследований и публи-каций. Анализ исследований процесса сепари-рования представленный в работе [2] показы-вает, что интенсификация сегрегации осуществ-ляется сообщением ЗС дополнительных механи-ческих воздействий, увеличением частоты коле-баний решета, применением восходящего воз-душного потока. Однако перечисленные способы ухудшают процесс просеивания семян сквозь от-верстия решет, и, тем самым, снижают эффек-тивность сепарирования ЗС. Кроме того, опти-мальные кинематические режимы работы ре-шета для сегрегации и просеваемости не соот-ветствуют друг другу. Наиболее рационально

интенсифицировать сегрегацию применением разрыхлителей ЗС. Они сообщают дополнитель-ные воздействия в смесь, разрыхляют ее и не препятствуют прохождению зерен сквозь от-верстия решет.

В работе [3] разработана математическая модель процесса сегрегации ЗС при сепарирова-нии плоскими вибрационными решетами с раз-рыхлителями, в виде наваренных на поперечных перемычках ребер или выштампованных продол-говатых рифлей. В модели учтено влияние пори-стости и скорости послойного движения на про-цесс сегрегации.

В работах [4, 5] исследовано динамику про-ходовой частицы в слое ЗС. Получены траектории внутрислоевого движения, за-кономерности нормальной и продольной составляющих скорости проходовых частиц. Исследовано влияние кинематических пара-метров решета, удельной загрузки, глубины слоя, конструктивных параметров разрых-лителей, физико-механических свойств частиц на скорость их движения в слое ЗС.

Эффективность процесса сегрегации ЗС на плоском виброрешете исследована в работе [6]. Определены значения пористости и градиента скорости ЗС обеспечивающие наибольшую эф-фективность процесса. Установлено, что приме-нение разработанных разрыхлителей интенси-фицирует сегрегацию и повышает ее эффек-

М.В. Пивень 39 M.V.Piven



тивность на 35…40%. Для паспортных режимов работы вибрационных сепараторов обоснованы конструктивные параметры разрыхлителей.

Однако, данные результаты получены путем теоретических исследований и не подтверждены экспериментально. Отсутствуют исследования влияния разрыхлителей на производительность процесса сепарирования.

Цель работы – проведение эксперимен-тальных исследований эффективности процесса сепарирования ЗС плоскими решетами с разрых-лителями на лабораторном вибросепараторе.

Результаты исследований. Исследование процесса сепарирования ЗС выполнялось на ла-бораторном плоскорешетном вибрационном се-параторе (рис.1, 2).

Он состоит из решетного стана 7, который по-средством подвесок 11 закреплен на раме 10. Боковая стенка 9 решетного стана изготовлена из оргстекла, на которой нанесена координатная сетка. Решетному стану сообщаются колебания в вертикальной плоскости посредством вращаю-щейся эксцентриковой шайбы 4, соединенной с ним шатуном 6. Эксцентриковая шайба установ-лена на валу 3, который приводится во вращение через ременную передачу от вариатора 2, уста-новленного на валу электродвигателя 1. ЗС из бункера 5 подается на приемный участок решет-ного стана и далее на решето 14. Сход с решета поступает в лоток 12, проход – в лоток 13. Для очистки отверстий решета от застрявших зерен в решетном стане установлен шариковый очисти-тель 8. В лабораторном сепараторе осуществля-ется независимое регулирование следующих па-раметров: частоты и амплитуды колебаний; угла наклона решета к горизонту; угла направленно-сти колебаний; удельной загрузки решета.

Для проведения исследований приняты сле-дующие значения кинематических и режимных параметров, рекомендуемых в работе [7]: ампли-туда колебаний решета rкол=0,0075 м; круговая частота колебаний решета ωкол=52,33 рад/с; угол наклона решета к горизонту θ=8˚; угол направ-ленности колебаний β= – 8˚; длина решета L=0,79 м; удельная загрузка решета q=60…90 кг/час·дм2.

Разработанные оребренное и рифленое ре-шета представлены на рис. 3,а,б. Они изготов-лены из серийных решетных полотен марок 2а-1.7×16-3-0.8 и 2а-2.2×16-3-0.8, согласно ТУ 23.2.2068-94. Решето состоит из листового по-лотна, прямоугольных отверстий размером 1,7×16 мм2 – для подсевных решет и 2,2×16 мм2 – для сортировальных, продольных и попереч-ных перемычек. Габаритные размеры плоского решета: ширина В=990 мм, длина L=790 мм, тол-щина 0,8 мм. Материал решета – холодноката-ная листовая сталь по ГОСТ 16523-97.

Рис. 1. Конструктивная схема эксперименталь-ного плоскорешетного вибрационного сепара-тора: 1 – электродвигатель; 2 – вариатор; 3 – вал; 4 – шайба эксцентриковая; 5 – бункер; 6 – шатун; 7 – стан решетный; 8 – очиститель шариковый; 9 – стенка прозрачная боковая;

10 – рама; 11 – подвески; 12, 13 – лотки; 14 – решето

Рис. 2. Лабораторный плоскорешетный

вибрационный сепаратор

а б

Рис. 3. Разработанные решета с разрыхлителями: а) ребрами; б) рифлями

На рабочей поверхности оребренного ре-

шета, на поперечных перемычках, закреплены ребра в виде наваренных металлических прово-лок диаметром dреб с расстоянием между ними lреб. Использована стальная низкоуглеродистая проволока общего назначения по ГОСТ 3282-74,




© M.V.Piven, 2017

материал проволоки Сталь 15 ГОСТ 1050-88. За-крепление проволоки осуществлялось электро-контактной сваркой по ГОСТ 15879-79. Для ис-следований были изготовлены опытные решета с диаметрами ребер dреб=0,5, 1,0, 1,5, 2,0 мм и с расстояниями между ними lреб=21, 42, 63 мм, что соответствует их установке на каждой попереч-ной перемычке, через одну и через две.

На рабочей поверхности рифленого решета, на его поперечных перемычках расположены продолговатые рифли, выполненные штампов-кой. Продольная ось рифлей направлена вдоль движения ЗС. В поперечном сечении рифли имеют форму полукруга. Для исследования были изготовлены опытные решета со следующими конструктивными параметрами рифлей: высота hриф=0,5, 1,0, 1,35, 1,8 мм; расстояния между ря-дами рифлей lриф=21, 42, 63 мм; расстояния между рифлями в ряду l*=16, 24, 32 мм; длина рифлей aриф=4 мм; ширина – bриф=2 мм.

При работе решета, ребра и рифли сооб-щают воздействия ЗС, разрыхляют ее и оказы-вают дополнительное сопротивление нижнему элементарному слою, увеличивая интенсивность послойного движения.

Материалом исследования являлись ЗС се-мейства злаковых:

1. Озимая пшеница сорта “Мироновская-30”, урожая 2015 года (Каплуковское ЧСП, Краснокут-ского района, Харьковской области): сортовая чистота – 99,45%; семян основной куль-туры – 98,74%; отход – 1,26% в том числе семян других культурных растений в шт. на 1кг – 1, се-мян сорняков в шт. на 1кг – 2; влажность – 10,4%; масса 1000 семян – 39,2 г.

2. Ячмень сорта “Одесский-115”, урожая 2015 года (Каплуковское ЧСП, Краснокутского, района Харьковской области): сортовая чи-стота – 100%; семян основной культу-ры – 99,18%; отход – 0,82% в том числе семян других культурных растений в шт. на 1кг – 9, се-мян сорняков в шт. на 1кг – нет; влаж-ность – 10,3%; масса 1000 семян – 49,4 г.

Зерна этих культур были выровнены по раз-мерам и представляли собой сходовую фракцию – несущую среду для проходовых частиц. В каче-стве проходовых частиц использовалось дробле-ное и мелкое зерно разных размеров.

Программой экспериментальных исследова-ний предусматривалось: исследование влияния конструктивных параметров ребер и рифлей, удельных загрузок разработанных решет, разме-ров проходовых частиц на эффективность сегре-гации; сравнение зависимостей эффективности сегрегации полученных теоретическим и экспе-риментальным путем; определение удельной производительности разработанных решет на очистке посевного и продовольственного зерна.

Эффективность сегрегации определяется соотношением L/Lx, где L – длина решета, Lx – проекция траектории проходовой частицы на ре-шето от свободной поверхности слоя на входе до соприкосновения с решетом. При Lx=L все прохо-довые частицы достигнут поверхности решета, и эффективность будет η=1 (100%). При Lx˃L, не все частицы успеют выделиться из слоя и эффективность будет η<1. При Lx<L, все частицы выделятся из слоя на меньшей длине решета – η>1.

Исследование траекторий движения прохо-довых частиц в слое смеси проводилось с помо-щью видеосъемки через прозрачную боковую стенку лабораторного вибросепаратора. Мето-дика исследований изложена в работе [8].

На рис. 4 приведены графические зависимо-сти эффективности сегрегации от конструктив-ных параметров ребер и рифлей. Из анализа гра-фиков следует, что с увеличением диаметра ре-бер dреб эффективность η сначала возрастает, а затем уменьшается. Уменьшение эффективости объясняется увеличением воздействия ребер на смесь, что при небольших удельных загрузках, приводит к виброкипению смеси и ухудшению се-грегации. При уменьшении расстояния между ре-брами lреб эффективность возрастает, при этом оптимальные значения диаметров ребер dреб уменьшаются. Наибольшая эффективность се-грегации достигается при большем количестве ребер меньшего диаметра.

0,8

1,1

1,0

0,9

η

0 0,5 1,0 1,5 dреб, мм

1

23

Рис. 4. Зависимости эффективности сегрегации η от конструктивных параметров ребер плоского решета: 1 – lреб=63 мм; 2 – lреб=42 мм; 3 – lреб =

21 мм; (ωкол=52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚; q=60 кг/час·дм2)

Эффективность сегрегации зависит от вели-чины удельной загрузки решета. Как видно из рис. 5, с повышением удельной загрузки эффек-тивность снижается. Применение оребренных решет повышает эффективность сегрегации, при постоянной удельной загрузке, до 30%. Увеличе-ние диаметра ребер более 1,5 мм не способ-ствует дальнейшей интенсификации сегрегации,




так как, нижний элементарный слой сильно за-тормаживается, образуя малоподвижную зону.

0,6

1,2

1,0

0,8

η

40 50 60 70 q кг/час·дм2

2

3

1

4

Рис. 5. Зависимости эффективности сегрегации η от удельной загрузки q плоского решета при разных диаметрах ребер: 1 – серийное решето; 2 – оребренное dреб=1,0 мм, lреб=21 мм; 3 – ореб-ренное решето dреб=1,5 мм, lреб=21 мм; 4 – ореб-

ренное решето dреб=2,0 мм, lреб=21 мм; (ωкол=52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚)

На рис. 6,7 приведены графические зависи-

мости эффективности сегрегации от конструктив-ных параметров рифлей.

0,8

1,1

1,0

0,9

η

0 0,5 1,0 1,5 hриф, мм

12

3

Рис. 6. Зависимости эффективности сегрегации η от конструктивных параметров рифлей плос-кого решета: 1 – lриф=63мм; 2 – lриф=42мм; 3 – lриф=21мм; (ωкол=52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚;

l*=16 мм; q=60 кг/час·дм2)

С увеличением высоты рифлей hриф и умень-шением расстояний между ними l* и их рядами lриф эффективность сегрегации возрастает (рис.6). Превышение высоты рифлей более hриф≥1,0 мм приводит к уменьшению эффективности сегрега-ции, что объясняется снижением подвижности ча-стиц. Так, частицы нижнего элементарного слоя при взаимодействии с рифлями надвигаются на них и опрокидываются, что обеспечивает увеличе-ние подвижности. При высоте рифлей больше мак-симального значения, частицы только огибают рифли снижая свою подвижность. Оптимальные значения высоты рифлей hриф не зависят от рассто-яния между ними lриф.

Повышение удельной загрузки рифленого решета приводит к снижению эффективности (рис.7), однако по сравнению с серийным она выше на 15-20%.

0,6

1,2

1,0

0,8

η

40 50 60 70 q кг/час·дм2

2

3

1

4

Рис. 7. Зависимости эффективности сегрегации η от удельной загрузки q плоского решета при разной высоте рифлей hриф: 1 – серийное реше-то; 2 – рифленое hриф=0,5 мм, lриф=21 мм; 3 – рифленое hриф=1,0 мм, lриф=21 мм; 4 – риф-

леное hриф=1,35 мм, lриф=21 мм; (ωкол= 52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚)

Оптимальное расстояние между рифлями в ряду составляет l*=15…18 мм (рис. 8). Располо-жение рифлей со смещением в каждом последу-ющем ряду (в шахматном порядке) дополни-тельно повышает эффективность.

0,85

1,0

0,95

0,90

η

14 16 18 20 l*, мм

2

1

Рис. 8. Зависимости эффективности сегрегации η от расстояния между рифлями l* и их располо-жения на плоском решете: 1 – без смещения; 2 – в шахматном порядке; (ωкол=52,33 рад/с; θ=8˚;

β= −8˚; hриф=1,35 мм; q=60 кг/час·дм2)

Для паспортных кинематических режимов работы плоского виброрешета установлены сле-дующие оптимальные значения разрыхлителей: dреб=1,0…1,5 мм, lреб=21 мм, hриф=0,8…1,35 мм, lриф=21 мм, l*=15…18 мм.

Эффективность сегрегации разработанными решетами зависит от размеров проходовых ча-стиц. Так, при малых размерах частиц эффектив-ность сегрегации оребренным решетом выше, чем рифленым, а при размерах близких к




© M.V.Piven, 2017

сходовым – эффективность сегрегации рифле-ным решетом выше, чем оребренным (рис.9). Из этого следует, что ребра рационально применять на подсевном решете, проходовыми частицами которого являются мелкие примеси, а рифли – на сортировальном, проходовыми частицами кото-рого являются зерна основной культуры мень-ших размеров.

0,8

1,1

1,0

0,9

η

0,75 1,25 1,7 2,25 aчаст, мм

1

2

Рис. 9. Зависимости эффективности сегрегации η от размеров проходовых частиц aчаст при сепа-рировании плоскими разработанными решетами: 1 – рифленое решето hриф=1,0 мм, lриф=16 мм, l*=16 мм; 2 – оребреное dреб=1,35 мм, lреб=21 мм; (ωкол=52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚; q=60 кг/час·дм2)

На рис. 10, приведены графические зависи-мости эффективности сегрегации плоских вибра-ционных решет, полученные расчетным и экспе-риментальным путем.

0,7

1,6

1,3

1,0

η

10 30 50 70 q кг/час·дм2

2

3

1

Рис. 10. Зависимости эффективности сегрегации η от удельных загрузок решет: 1 – серийного, 2 – рифленого, 3 – оребреного; сплошная линия – теоретическая зависимость; пунктирная

линия – экспериментальная зависимость

Как видно, наибольшее совпадение теорети-ческих и экспериментальных результатов имеет место при удельных загрузках, соответствующих толщине слоя h=8…16 мм. Это объясняется наличием внутрислоевых процессов при такой толщине слоя, которые достаточно хорошо опи-сываются разработанной математической

моделью [3]. При малых удельных загрузках, ко-гда толщина слоя смеси приближается к размеру зерна, внутрислоевые процессы отсутствуют и расхождение между результатами возрастает.

Наличие экстремумов кривых 2, 3 объясня-ется интенсивным воздействием разрыхлителей на слой малой толщины и возникновением виброкипения смеси, а возрастание удельной за-грузки исключает его, что повышает еффектив-ность процесса до некоторого значения. Дальнейшее увеличение загрузки приводит к уплотнению слоя и снижению эффективности сегрегации.

Наиболее показательной характеристикой процесса решетного сепарирования является за-висимость полноты выделения ε проходовой фракции от удельной загрузки q сепарирующей поверхности. На рис.11 представлены зависимо-сти полноты выделения εр проходовой фракции ЗС пшеницы (кривая 1) и ячменя (кривая 2) от удельной загрузки серийных и разработанных плоских решет.

1

2

10 20 30 40 80 50 60 70

60

70

80

90

εр,%

q, год·дм2кг

Рис. 11. Зависимости полноты разделения εр от удельной загрузки q плоскорешетного вибросе-паратора: сплошная линия – с серийными реше-тами; пунктирная линия – c разработанными;

1 – озимая пшеница; 2 – ячмень; (ωкол= 52,33 рад/с; θ=8˚; β= −8˚)

С повышением удельной загрузки полнота выделения проходовой фракции снижается. Од-нако разработанные решета допускают большие удельные загрузки в сравнении с серийными при одинаковой полноте выделения, а значит и боль-шую производительность. При одинаковой удельной загрузке полнота выделения разрабо-танными решетами выше, чем серийными. При очистке посевного материала (εр=90…95%) и продовольственного зерна (εр=80%) удельные загрузки вибрационного сепаратора с разрабо-танными решетами составляют: q=26… 32 кг/час·дм2 и q=48...56 кг/час·дм2 – для ЗС ози-мой пшеницы; q=16...22 кг/час·дм2 и q=30... 36 кг/час·дм2 – для ЗС ячменя.

Удельная загрузка при заданной полноте разделения определяет удельную производи-




тельность процесса сепарирования. Как видно из рис. 11 удельная производительность плоскоре-шетного вибросепаратора с разработанными ре-шетами возросла на 20…25%.

Выводы. 1. Для паспортных кинематических режимов

работы плоского виброрешета установлены оп-тимальные конструктивные параметры разрых-лителей: диаметр ребер 1,0…1,5 мм, расстояния между ребрами 21 мм, высота рифлей 0,8…1,35 мм, расстояния между рядами рифлей 21 мм, расстояния между рифлями 15…18 мм. Ребра рационально устанавливать на подсевных решетах, а рифли – на сортировальных.

2. Наибольшее совпадение теоретических и экспериментальных результатов имеет место при толщине слоя смеси 8…16 мм, соответству-ющей возникновению внутрислоевых процессов.

3. Удельная производительность плоскоре-шетного вибросепаратора с разработанными ре-шетами на очистке семенного и продовольствен-ного зерна составляет: 26…32 кг/час·дм2 и 48...56 кг/час·дм2 – для ЗС озимой пшеницы; 16...22 кг/час·дм2 и 30...36 кг/час·дм2 – для ЗС яч-меня. В целом, удельная производительность процесса сепарирования возросла на 20…25 %.


1. Миронов П.А. Обоснование параметров

рабочего процесса и рациональной схемы вибро-центробежного сепаратора семян: Дис. … канд. техн. наук: 05.20.01. – Харьков, 1985. – 322 с.

2. Тищенко Л.Н., Мазоренко Д.И., Пивень М.В., Харченко С.А., Бредихин В.В., Мандрыка

А.В. Моделирование процессов зерновых сепа-раторов. – Харьков: Міськдрук, 2010. – 360 с.

3. ТищенкоЛ.Н., Пивень М.В., Харченко С.А. Математическая модель процесса сегрегации зерновых смесей при сепарировании плоскими вибрационными решетами // Механізація сільсь-когосподарського виробництва та переробки сільськогосподарської продукції. Вісник ХНТУСГ.-Харків: ХНТУСГ. – 2010. – Вип. 103. – С.12 -19.

4. Пивень М.В., Борщ Ю.П. Закономерности внутрислоевого движения частиц зерновой смеси при сепарировании плоскими вибрацион-ными решетами // Хранение и переработка зерна. – 2012. – №4 (154). – С. 68 -73.

5. Тищенко Л.Н., Пивень М.В. Исследования скоростей внутрислоевого движения частиц зер-новой смеси сепарируемой вибрационным реше-том // Всеукраинский научно-технический жур-нал. Вибрации в технике и технологиях. – 2016. – №3(83). – С. 219 - 224.

6. Півень М.В. Обоснование процесса сепа-рирования зерновых смесей плоскими вибраци-онными решетами // Motrol. Commission of motor-ization and energetics in agriculture. – Lublin, 2015. – Vol. 17. – № 7. – C. 163 -169.

7. Гортинский В.В., Демский А.Б., Борис-кин М.А. Процессы сепарирования на зернопере-рабатывающих предприятиях. – М.: Колос, 1981. – 260 с.

8. ТищенкоЛ.Н., Пивень М.В., Бредихин В.В. Исследование внутрислоевого движения частиц зерновых смесей // Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових ви-робництв. Вісник ХНТУСХ. – Харків: ХНТУСГ. – 2014. – Вип. 152. – С. 5 -11.

Анотація

Ефективність сепарування зернових сумішей плоскими віброрешетами з розпушувачами

М.В.Півень

У статті представлені результати експериментальних досліджень ефективності процесу сепару-вання зернових сумішей плоскими вібраційними решетами з розпушувачами. Розпушувачі виконані у вигляді ребер та рифлів і встановлені на поперечних перемичках робочої поверхні решета. При вібраціях решета, ребра та рифлі розпушують зернову суміш, збільшують швидкість пошарового руху, що інтенсифікує сегрегацію і процес сепарування. Дослідження проведені на лабораторному вібраційному сепараторі при сепаруванні зернових сумішей пшениці та ячменю.

Встановлений вплив конструктивних параметрів розпушувачів, питомих завантажень решета, роз-мірів проходових частинок на ефективність сегрегації. Для паспортних режимів роботи вібраційних се-параторів обґрунтовані конструктивні параметри розпушувачів. Встановлено, що застосування розроб-лених розпушувачів інтенсифікує процес сегрегації і підвищує його ефективність на 30 %. Проведено порівняння теоретичних та експериментальних результатів дослідження процесу сегрегації.

Питома продуктивність вібраційного сепаратора з розробленими решетами на очищенні насінного і продовольчого зерна зросла на 20-25%.

Ключові слова: вібрація, сепаратор, зернові суміші, сегрегація, розпушувачі, пористість.




© M.V.Piven, 2017

Abstract


M.V. Piven

The article presents the results of experimental studies of the efficiency of the grain mixtures separation process performed by flat vibration sieves with looseners. Looseners are made in the form of ribs and rifles and mounted on transversal bridges of the working surface of the sieve. At the vibrations of sieves, ribs and rifles make light grain mixture, increase the the velocity of the layer movement, that intensificare segregation and process of separation. The research was carried out on the laboratory vibration separator during the sep-aration of grain mixtures of wheat and barley.

The influence of the structural parameters of looseners, specific loads of the sieve, the size of the particle paths on the efficiency of segregation have been established. For optimal mode of operation of flat sieve vibration separarator constructional parameters of looseners have been substantiated. It is set that application of looseners intensifies a segregation process and specific efficiencies have been increased 30%. The theo-retical and experimental results of the segregation process are compared.

Specific productivity of the vibration separator with developed sieves for cleaning seed and food grains have been increased 20-25%.

Keywords: vibration, separator, grain mixtures, segregation, looseners, porosity.

Представлено від редакції: О.І. Завгородній / Presented on editorial: O.I. Zavhorodnii Рецензент: В.В. Бредіхін / Reviewer: V.V. Bredіhіn Подано до редакції / Received: 15.05.2017

В.Т. Дмитрів, Р.В. Городняк, Г.М. Дмитрів 45 V.T. Dmytriv, R.V. Gorodnyak, H.M. Dmytriv



УДК 621.929.6:636.084.7

Моделювання динаміки переміщення сипкого матеріалу по конусному диску, що обертається

В.Т. Дмитрів, Р.В. Городняк, Г.М. Дмитрів

Львівський національний аграрний університет (м. Дубляни, Україна),

[email protected]

Стаття присвячена проблемі моделювання конструкційно-технологічних параметрів конус-ного ротаційного дискового дозатора-змішувача сипких компонентів для приготування однорідної кормової суміші, зокрема комбікормів. Розроблена схема сил, що діє на частинку при її перемі-щенні по поверхні обертаючого конусного диску. Розглянута елементарна частинка, як матеріаль-на точка і диференціальне рівняння руху у векторній формі.

Особливістю математичної моделі є прийняття системи координат нерухомою. Початок від-ліку системи координат співпадає з вершиною конусного диску. Вісь X співпадає з твірною конуса диска, вісь Y направлена перпендикулярно твірній конуса і в сторону обертання. Система дифе-ренціальних рівнянь, яка характеризує динаміки переміщення частинки сипкого матеріалу по по-верхні конусного ротаційного диску з врахуванням розкладеної сили тертя на взаємно перпенди-кулярні осі X і Y та динаміки зміни сили тертя в залежності від місця знаходження матеріальної частини на поверхні конусного диска.

Рішення диференціального рівняння руху частинки проведено чисельно і дозволяє моделю-вати рух дисперсного матеріалу по поверхні конусного ротаційного диску дозатора-змішувача си-пких компонентів корму в залежності від кутової швидкості обертання конусного диску, кута твірної конуса і характеристики матеріалу частинки.

Ключові слова: математична модель, швидкість частинки, конусний диск, дисперсний

матеріал, дозатор-змішувач, метод Рунге-Кутта.

Вступ. Проектування робочих елементів ма-

шин, зокрема конусних дискових ротаційних до-заторів-змішувачів можливо за умови визначення кінематичних і технологічних параметрів перемі-щення матеріалу по поверхні робочого органу. У випадку дискового дозатора-змішувача перемі-щення матеріалу вимагає визначення траєкторії руху окремої частинки сипкого матеріалу, з вра-хуванням конусності, параметрів взаємодії з ру-хомою поверхнею, що є важливою науковою за-дачею і дозволяє на етапі проектування забезпе-чити високі вимоги до їх точності.

Збільшення частоти обертання конусного ди-ска призводить до зростання сил, зокрема сили Кориоліса, що веде до зниження технологічних параметрів процесу дозування.

Це зумовлює необхідність вивчення технологі-чного процесу методом математичного моделю-вання переміщення частинки сипкого матеріалу по поверхні ротаційного конусного робочого органу.

Аналіз останніх досліджень. Рух частинки на шорстких поверхнях проаналізовано в робо-тах П.М. Василенка [1], також дослідниками Сма-глієм В.І. [2] і Гевком Б.М. [3]. При виведенні за-лежностей не враховано навантаження на части-нку від додаткового матеріалу в завантажуваль-ному бункері. При русі частинки по поверхні з про-кручуванням широко використовується модель сфери. В публікаціях Заики П.М. [4] приведено рі-шення задачі руху сфери по до Вільній траєкторії. Ударна взаємодія сферичних частинок з робо-чими поверхнями машин розглянуто в роботах Морозова І.В. [5] і Рогатинського Р.М. [6]. Зок-рема дослідниками Адамчук В.В. і Адамчук О.В. [7-9] розроблені аналітичні залежності на основі схеми дії сил на частинку для визначення віднос-ної швидкості її руху вздовж лопатки і обгрунту-вання основних конструкційно-технологічних па-раметрів робочого органу. Також проведені дос-лідження руху частинки сипкого корму по

46 Моделювання динаміки переміщення сипкого матеріалу по конусному диску, що обертається

Modeling the dynamics of moving bulk material on the cone disk that rotates

© В.Т. Дмитрів, Р.В. Городняк, Г.М. Дмитрів, 2017

© V.T. Dmytriv, R.V. Gorodnyak, H.M. Dmytriv, 2017

поверхні ротаційного конуса, зокрема Бойко І.Г. та Попов О.А. [10] прийняли об’єм сипкого мате-ріалу, як стала величина і приймаючи ряд допу-щень, рішення диференціального рівняння одер-жали із обмеженнями. В дослідженнях Семен-цова В.И. і Бойка И.Г. [11] наведено експеримен-тальні дані абсолютної швидкості сходження ча-стинки в залежності від конструкційно-технологі-чних параметрів з плоского ротаційного диска. Проводили дослідження Банга В.І. і Дмитрів В.Т. [12] з визначення конструкційно-технологічних параметрів ротаційного конусного дозатора сип-ких кормів з дозуючими прямолінійними лопат-ками. Дмитрів В., Городняк Р. і ін. [13; 14] провели моделювання руху частинки сипкого матеріалу по поверхні ротаційного конусного диска без ло-паток, і з лопатками, при ряді обмежень, зокрема без врахування зміни сил тертя при зміні швидко-стей із зміною положення частинки на конусі.

Ряд питань динаміки переміщення частинки сипкого матеріалу по конусному ротаційному диску залишились не дослідженими, не врахову-вались зміна сил тертя при переміщенні части-нки, а також зміна тиску матеріалу по твірній ко-нуса, не встановлено залежність конструктційно-кінематичних параметрів конусного ротаційного диска при дозуванні сипкого матеріалу від техно-логічних факторів.

Мета роботи – розроблення аналітичної мо-делі переміщення частинки по поверхні ротацій-ного конуса з врахуванням динаміки зміни траєк-торії положення і розподілу швидкостей частинки сипкого матеріалу.

Основна частина. Для визначення характеру переміщення сип-

кого матеріалу по поверхні ротаційного конусного диску, твірна якого є під кутом α до горизонталі, і диск обертається з кутовою швидкістю , розгля-немо модель у вигляді аналогічного руху матері-альної точки з масою .

Розглянемо сили (рис. 1), які діють на частинку сипкого компонента дисперсного мате-ріалу, яка рухається по поверхні ротаційного конусного диска, схема відповідає запатентовані конструкції [15].

Вибираємо початок відліку системи коорди-нат з вершиною конусного диска. Вісь X співпадає з твірною конуса диска, вісь Y направлена перпе-ндикулярно твірній конуса в сторону обертання. Розглянемо елементарну частинку, як матеріа-льну точку з масою m і складемо диференціальне рівняння руху в векторній формі [13; 14]

⋅ Ц , (1)

де – сила тяжіння, ⋅ , Н; Р – сила тиску вертикального складової сипкого компоненту

корму, 12, Н; Ц – відцент-

рова сила, Ц ⋅ ω2 ⋅ , Н; – сила нормаль-ної реакції поверхні конусного дику, ⋅ cosα, Н; – сила тертя частинки об поверхню диска,

З ⋅ , Н; КОР– сила Кориоліса, Н; – ку-това швидкість конусного диска, рад/с; – радіус від осі обертання до частинки, ⋅ cosα, м; – кут підйому твірної конуса диска, град.;

– густина сипкого матеріалу, що рухається по конусу диска, кг/м3; – товщину шару сипкого ма-теріалу, м; – прискорення вільного падіння, м/с2; – зовнішній коефіцієнт тертя ковзання між частинкою сипкого матеріалу і поверхнею диска;

– тангенціальна швидкість переміщення час-тики, м/с. – маса частинки, кг.

Рис. 1. Схема сил, що діють на матеріальну час-тинку при її переміщенні по похилій поверхні ро-таційного конусного диска дозатора-змішувача: а) у площині осі обертання диска та радіуса ;

б) вигляд зверху

Проектуючи векторну рівність (1) на осі X, Y в першому наближені одержимо систему диферен-ціальних рівнянь руху частинки у вигляді:

: Ц ⋅ cosα ⋅ sinα

⋅ sinα кор ⋅ 0: КОР Р ⋅ cosα ⋅ 0

(1)

Враховуємо, що сила тертя частинки об по-верхню диску розкладається на нормальну і раді-альну проекції. Проекції сили тертя на вісі Х і Y будуть відповідно становити :

Т ⋅ , Т ⋅ . (2a)

Товщину шару сипкого матеріалу над диском розраховуємо, враховуючи залежності для ви-значення подачі компоненту. Знаючи діаметр бу-нкера та зазор між поверхнею диску і торцем




бункера, запишемо залежність для визначення подачі, як: 2 ⋅ π ⋅ ⋅ ⋅ υ, (3)

де – радіус нижньої кромки бункера компоне-нта, м; – зазор між торцем бункера і поверхнею конусного диска, м.

Враховуючи радіальну швидкість, подачу до-затора можна визначити за залежністю:

⋅ cosα ⋅ 2 ⋅ π ⋅ ⋅ , (4)

де – товщина шару сипкого матеріалу над кону-сним диском, м.

Прирівнявши залежності (3) і (4) визначимо товщину шару сипкого матеріалу

⋅ ⋅ υ⋅ cosα ⋅

. (5)

Враховуючи вираз для визначення абсолют-ної швидкості υ , залежність (5) буде мати вигляд

⋅⋅ cosα

⋅ . (6)

Розписавши в рівняннях системи (2) їх скла-дові, рівняння руху частинки по осях X і Y набу-дуть вигляду:

⋅ ω ⋅ cos α ⋅ sinα

ρ ⋅ ⋅⋅⋅ cosα

⋅ π ⋅ ⋅ sinα

З ⋅ ⋅ ⋅ cosα ⋅ ,

(7)

⋅ 2 ⋅ ⋅ ω ⋅

З ⋅ ⋅ ⋅ cosα ⋅

З ⋅ ρ ⋅ ⋅⋅⋅ cosα

⋅

π ⋅ ⋅ cosα.

(8)

Врахуємо, що маса визначається залежністю ρ ⋅ ⋅ π ⋅ , рівняння (7) і (8) набудуть ви-

гляду і становлять систему:

ω ⋅ ⋅ cos α ⋅ sinα ⋅⋅ sinα⋅ cosα

З ⋅ ⋅ cosα ⋅ ;

2 ⋅ ω ⋅ З ⋅ ⋅ cosα ⋅

З ⋅ ⋅ ⋅ .

(9)

Дана система рівнянь (9) розв’язується чис-ловим методом. Розв’язок даної системи приве-дено в середовищі математичного пакету MathCad методом Рунге-Кутта.

Нам необхідно проаналізувати динаміку пе-реміщення частинки сипкого компоненту по

поверхні конусного диска. Вихідними парамет-рами є конструкційні розміри диска: радіус конус-ного диска 0,05м; радіус від вісі до початку переміщення частинки 0,005м; кут твірної конуса /180, де 0, 10, 20 – кут твір-ної конуса в град.; прискорення вільного падіння 9,81м/с ; кутова швидкість обертання кону-

сного диска 0,2…1,5рад/с. Варіант оформлення вихідних даних і почат-

кових умов в математичному пакеті MathCad при-ведено на рис. 2

Рис. 2. Вихідні дані і початкові умови чисельного

розв’язку системи рівнянь (9)

Для реалізації числового методу розв’язку системи диференціальних рівнянь (9), визнача-ємо вектор початкових умов (рис. 2) і оператор диференціювання D(t,X) (рис. 3), який характери-зує праву частину системи (9). Розв’язуємо сис-тему рівнянь з допомогою функції MathCad rkfixed(X, t1, t2, Npoint, D), аргументами якої є: X – вектор початкових умов; t1 і t2 – відповідно поча-ткове і кінцеве значення змінної системи дифере-нціальних рівнянь; Npoint – число розбивок відрі-зка [t1; t2]; D – оператор диферентціювання. При-клад реалізації наведено на рис. 3.

Рис. 3. Приклад реалізації диференціювання

системи рівнянь (9)





Алгоритм числового розв’язку диференціаль-них рівнянь функція rkfixed використовує метод Рунге-Кутта четвертого порядку точності, з вибо-ром великої кількості точок розбиття відрізка змінного параметра (у нас це інтервал часу) за-безпечується висока точність результатів розра-хунку. Фрагмент результатів розв’язку системи рі-внянь наведено на рис. 4.

Рис. 4. Результати розв’язку системи

диференціальних рівнянь (9)

Результати розв’язку приведені у вигляді ма-триці, перший стовпчик характеризує зміну часу (с), другий – зміну координати Х частинки (м), тре-тій – зміну координати Y (м), четвертий – радіа-льна швидкість частинки (м/с), п’ятий – тангенці-альна швидкість частинки (м/с).

Моделювання швидкостей за різних значен-нях кутової швидкості обертання і кута твірної ди-ска-дозатора проводили за інтервали часу, що і при моделюванні траєкторії переміщення части-нки по поверхні диска-дозатора. Результати мо-делювання наведено на рис. 5 -7.

Рис. 5. Результати моделювання радіальної і тан-генціальної швидкостей переміщення частинки сипкого матеріалу по поверхні ротаційного диска

за частоти обертання 1,5 с-1

Результати моделювання дозволяють проаналізувати динаміку зміни положення

частинки сипкого матеріалу на поверхні конусного диска, визначити її траєкторію переміщення і зміну швидкостей.

Рис. 6. Результати моделювання абсолютної швидкості переміщення частинки сипкого матері-алу по поверхні ротаційного диска за частоти

обертання 1,5 с-1

Рис. 7. Залежність абсолютної υ і радіальної υх швидкостей елементарної частинки компоненту від частоти обертання ω і кута конуса α конусного

ротаційного дискового дозатора-змішувача

Висновок. Аналіз результатів моделювання показує, що

швидкість вильоту частинки з конусного диска за-лежить від кута конуса і частоти обертання, при цьому спостерігається зменшення швидкості на плоскому диску, в т.ч. і із збільшенням частоти обертання диска. Це пояснюється силою Корио-ліса, яка при збільшенні частоти обертання зростає та діє в протилежну сторону до напрямку обертання диска, що відповідно зменшує абсолютну і радіальну швидкості частинки сипкого матеріалу.

Моделювання показує, що елементарна час-тинка рухається на конусному диску по кругу, тому доцільно розмістити на конусному диску за-округлені лопатки.


1. Василенко П.М. Теория движения частицы

по шероховатым поверхностям сельскохозяй-

0 20 40 60 80 1001

0

1

2

zi 3

zi 4

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 t, c

vx, м/с

vy, м/с

0 20 40 60 80 100

0.5

1

1.5

2

Vi

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05t, c

v, м/с




ственных машин / П.М. Василенко. – К.: УАСХН, 1960. – 283 с.

2. Смаглій В.І. Рух матеріальної частинки по шероховатих дисках [Електронний ресурс] / В.І. Смаглій // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія : Техніка і енергетика АПК. Вип. 185(1). 2013. – С.117 -126. – Режим доступу http:// nbuv.gov.ua/j-pdf/nvnau_tech_2013_185(1)_16.pdf

3. Гевко Б.М. Математична модель руху зе-рна по рухомих поверхнях висівних апаратів / Б.М. Гевко // Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університеті. № 11, т. 1 (65), 2012. – С. 113 -118.

4. Заика П.М. Избранные задачи земледель-ческой механики / П.М. Заика. – К.: УСХА, 1992. – 512 с.

5. Морозов І.В. Модель траєкторії руху зерна по поверхнях сільськогосподарських машин / І.В. Морозов, О.В. Дудін // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства «Механізація сільськогосподар-ського виробництва». Вып. 21. – Харків: ХДТУСГ, 2003. – С. 124 -131.

6. Рогатинський Р.М. Модель контактної вза-ємодії частинки вантажу з робочими поверхнями сільськогосподарських машин/Р.М. Рогатинський // Вісник Харківського державного технічного уні-верситету сільського господарства “Механізація сільськогосподарського виробництва”. Вып.21. – Харків: ХДТУСГ, 2003. – С. 222 - 228.

7. Адамчук О. Теория разгона удобрений рас-сеивающим рабочим органом центробежного типа / О. Адамчук // Научни трудове на Русенския університет. – Т. 52, серия 1, 2013. – С. 22 - 30.

8. Адамчук В.В. Вплив параметрів і режимів роботи розсіювального органу на сходження з нього частинок мінеральних добрив / В.В. Адамчук // Вісник аграрної науки. №12, 2004. – С. 42 - 45.

9. Адамчук В.В. Теорія відцентрових робочих органів машин для внесення мінеральних добрив / В.В. Адамчук. – К.: Аграрная наука, 2010. – 117 с.

10. Бойко И.Г. Исследование движения ча-стицы сыпучего корма по поверхности подаю-щего конуса ротационного дозатора / И.Г. Бойко, О.А. Попов // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства «Сучасні проблеми удосконалення технічних си-стем і технологій в тваринництві». Вип. 95. – Харків: ХНТУСГ, 2010. – С. 72 -77.

11. Семенцов В.И. Методика и результаты исследования скорости схода частицы схода с диска центробежного смесителя / В.И. Семенцов, И.Г. Бойко // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства «Технічні системи і технології тваринництва». Вип. 157. – Харьков: ХНТУСГ, 2015. – С. 52 - 56.

12. Банга В. Теоретичні дослідження індиві-дуального роздавача-дозатора комбікормів / В. Банга, В. Дмитрів // Збірник наукових праць Лу-ганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки, 2007, № 76. – С.115 -118.

13. Дмитрив В. Аналитическая модель дви-жения частицы по поверхности конуса дискового ротационного дозатора-смесителя дисперсних материалов / В. Дмитрив, Р. Городняк, Г. Дмит-рив // MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture – Lublin-Rzeszow, 2015. – Vol.17, № 9. – P. 79 - 82.

14. Дмитрів В.Т. Моделювання переміщення частинки конусним дисковим дозатором-змішува-чем з криволінійними лопатками/ В.Т. Дмитрів, Р.В. Городняк, Г.М. Дмитрів, В.В. Підлісний // Збірник наукових праць Подільського державного аграрно-технічного університету: технічні науки. – Кам'янець-Подільський, Подільський держ. аграрнотехн. університету, 2016. – Вип. 24, ч. 2. – С. 80 - 88.

15. Патент України на винахід № 97118, Україна МПК B01F7/16, B01F3/18, B01F15/04 (2006.01). Дозатор-змішувач / Дмитрів В.Т., Го-родняк Р.В.; заявник і патентовласник Дмит-рів В.Т., Городняк Р.В.; заявл. 13.04.2009; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1.

Аннотация

Моделирование динамики перемещения сыпкого материала по конусному диску, который вращается

В.Т. Дмитрив, Р.В. Городняк, Г.М. Дмитрив

Статья посвящена проблеме моделирования конструкционно-технологических параметров конус-ного ротационного дискового дозатора-смесителя сыпких компонентов для приготовления однородной кормовой смеси, в частности комбикормов. Разработана схема сил, действующих на частицу при ее перемещении по поверхности вращающего конусного диска. Рассмотрена элементарная частица, как материальная точка и дифференциальное уравнение движения в векторной форме.

Особенностью математической модели есть принятие системы координат неподвижной. Начало отсчета системы координат совпадает с вершиной конусного диска. Ось X совпадает с образующей конуса диска, ось Y направленная перпендикулярно образующей конуса и в сторону вращения.





Система дифференциальных уравнений, которая характеризует динамику перемещения частицы сып-кого материала по поверхности конусного ротационного диска с учетом разложенной силы трения на взаимно перпендикулярные оси X, Y и динамики изменения силы трения в зависимости от расположе-ния материальной частицы на поверхности конусного диска.

Решение дифференциального уравнения движения частицы проведено числительно и разрешает моделировать движение дисперсного материала по поверхности конусного ротационного диска доза-тора-смесителя сыпких компонентов корма в зависимости от угловой скорости вращения конусного диска, угла образующей конуса и характеристики материала частицы.

Ключевые слова: математическая модель, скорость частицы, конусной диск, дисперсный ма-териал, дозатор-смеситель, метод Рунге-Кутта. Abstract


V.T. Dmytriv, R.V. Gorodnyak, H.M. Dmytriv

The article is devoted to the problem of modeling the constructional and technological parameters of a conical rotary disc-feeder-mixer for bulk components for the preparation of a homogeneous feed mixture, in particular, mixed fodders. A scheme is developed for the forces acting on the particle as it moves along the surface of the rotating cone disk. An elementary particle is considered as a material point and a differential equation of motion in vector form.

A feature of the mathematical model is the adoption of a coordinate system fixed. The origin of the coordinate system coincides with the vertex of the cone disk. The X axis coincides with the generator of the disk cone, the Y axis directed perpendicular to the cone generator and in the direction of rotation. A system of differential equations that characterizes the dynamics of the movement of a particulate material on the surface of a conical rotary disk, taking into account the decomposed friction force perpendicular to the X and Y axes and the dynamics of frictional force variation, depending on the location of the material particle on the surface of the cone disk.

The solution of the differential equation of motion of the particle is numerically determined and allows to simulate the movement of dispersed material over the surface of the cone rotary disk of the feeder-mixer of loose feed components depending on the angular velocity of rotation of the conical disk, the angle of the cone forming and the material characteristics of the particle.

Keywords: mathematical model, particle velocity, cone disk, disperse material, batcher-mixer, Runne-Kutta method.

Представлено від редакції: В.Ф. Ужик / Presented on editorial: V.F. Uzhik Рецензент: С.В. Мягкота / Reviewer: S.V. Myagkota Подано до редакції / Received: 26.05.2017

В.П. Ольшанський, В.В. Бурлака, О.М. Малець, М.В. Сліпченко 51 V.P. Olshansky, V.V. Burlaka, O.M. Malec, M.V. Slipchenko



УДК 631.362:532

Про нелінійну модель зернопотоку неоднорідної суміші по плоскому віброрешету

В.П. Ольшанський, В.В. Бурлака, О.М. Малець, М.В. Сліпченко

Харківський національний технічний університет сільського господарства

ім. Петра Василенка (Харків, Україна)

З використанням квадратичної реологічної залежності типу Севіджа описано усталений рух шару дрібнозернистої суміші змінної пористості по плоскому віброрешету, що нахилене до горизонту. При цьому розподіл питомої маси по висоті рухомого шару апроксимовано квадратним трьохчленом, у якого коефіцієнти залежать від амплітуди і частоти коливань віброрешета, а також від механічних властивостей зерносуміші. У виразах коефіцієнтів є множник, яким врахована наявність на поверхні решета інтенсифікаторів процесу сегрегації (ребер, рифлів, тощо). Завдяки вказаній апроксимації вдалося аналітичним способом розв’язати складене нелінійне диференціальне рівняння руху першого порядку. Розв’язок подано у вигляді квадратури, яка не виражається в замкненій формі через відомі функції. Тому запропоновано два варіанти наближеного обчислення інтеграла. Перший варіант ґрунтується на розкладанні підінтегральної функції в степеневий ряд і замінні ряду його частковою сумою. У другому варіанті через елементарні функції виражена головна частина інтеграла, а додаткова частина (нев’язка) знайдена наближено по формулі Сімпсона. У такий спосіб виведено наближені розрахункові формули для обчислення швидкості зернопотоку, продуктивності віброрешета і питомого його завантаження. Досліджено вплив різних чинників, зокрема реологічних сталих, на розрахункові кінематичні характеристики зернопотоку. Проведено порівняння числових результатів, до яких призводить запропонований спосіб розрахунку, з надрукованими в літературі. Встановлено гарну відповідність числових результатів, одержаних різними методами, чим підтверджена вірогідність виведених розрахункових формул. На відміну від відомих досліджень, розроблена модель не потребує числового інтегрування диференціальних рівнянь другого порядку при розрахунках кінематичних характеристик зернопотоку по нахиленому віброрешету.

Ключові слова: плоске нахилене віброрешето, нелінійна модель зернопотоку, змінна

пористість суміші, апроксимація квадратним трьохчленом, швидкість руху, продуктивність віброрешета.

Вступ. Нелінійні континуальні моделі руху ві-бросепарованих однорідних сумішей, без ураху-вання зміни пористості, розглянуто в [1]. Але від пористості суміші залежить інтенсивність про-цесу сегрегації, тобто інтенсивність проникання до отворів решета відповідних зерен для просію-вання. Тому в роботах [2, 3, 4] розглядали потоки зерносумішей змінної питомої маси (або порис-тості) по товщині рухомого шару. Спочатку визна-чили зміну пористості, зумовлену механічними коливаннями решета і дією сили гравітації, а по-тім обчислювали кінематичні характеристики руху. Обидві задачі, пов’язані з інтегруванням не-лінійних диференціальних рівнянь, розв’язали числовими методами на комп’ютері. На відміну від указаних публікацій, тут пропонується аналі-тичний спосіб розрахунку зернопотоку не зв’яза-ний з числовим інтегруванням. Для цього запро-поновано описувати розподіл питомої маси по то-вщині шару суміші квадратним трьохчленом. Ра-ніше про таку апроксимацію йшлося в роботах [5, 6]. Завдяки вказаній апроксимації тут стало

можливим одержати в квадратурах розв’язок не-лінійного диференціального рівняння руху, виве-деного в припущенні, що складова в’язкого опору пропорційна квадрату швидкості деформацій зсуву, а залишкове сухе тертя у вібророзрідженій суміші пропорційне надлишковому внутрішньому тиску. Реологічні залежності такого типу викорис-товував Севідж при моделюванні руху сипких ма-теріалів по нахиленій площині [7, 8]. Для опису руху однорідних зерносумішей по віброрешету, їх використано в [1].

Отже, метою цієї роботи є розробка нового аналітичного способу розрахунку руху дрібнозер-нистої суміші змінної пористості по плоскому віб-рорешету та апробація виведених формул.

Основна частина роботи. Використаємо ро-зрахункову схему, що подана на рис. 1. Тут h – товщина рухомого шару суміші; – кут нахилу

решета до горизонту; kA – амплітуда повздовж-

ніх коливань решета з круговою частотою : , x y – відповідно повздовжня і поперечна

52 Про нелінійну модель зернопотоку неоднорідної суміші по плоскому віброрешету

About nonlinear model of a grain flow of an inhomogeneous mixture along an inclined flat vibrosieve

© В.П. Ольшанський, В.В. Бурлака, О.М. Малець, М.В. Сліпченко, 2017

© V.P. Olshansky, V.V. Burlaka, O.M. Malec, M.V. Slipchenko, 2017

координати; ( )u u y – швидкість усталеного зер-

нопотоку в напрямі вісі ox .

Рис. 1. Розрахункова схема

Згідно з [9], рух суміші описується диферен-

ціальним рівнянням:

1/2

0

ydu

c t dtdy

, (1)

де (sin cos )g

c f

; – питома маса мате-

ріалу зерен; g – прискорення вільного падіння;

, f – реологічні сталі, причому перша характе-

ризує в’язкий опір деформуванню зсуву, а друга сухе тертя; ( )y – концентрація

зерен в суміші. Рівняння (1) треба інтегрувати при крайовій

умові: 0( )u h u , (2)

де 0u – швидкість ковзання суміші по поверхні

решета. Задача Коші, подана виразами (1), (2), має

розв’язок у вигляді квадратури [9]:

0

0

( )yh

y

u u y c t dtdy u . (3)

Отже, для розрахунку ( )u y треба знати роз-

поділ концентрації зерен по товщині шару. Дотримуючись роботи [6], його апроксимуємо

квадратним трьохчленом:

20( ) (1 2 3 )y ay вy , (4)

у якому: /33

0

0,3483

2

ha

h

;

/33

20

0,6797

3

hв

h

;

1,579 ; 21

;

0 12

Вfe ;

2kA

Вg

;

0f – коефіцієнт сухого тертя в суміші в стані спо-

кою; – множник, значення якого залежать від наявності на поверхні решета інтенсифікаторів процесу сегрегації [2, 3, 4].

Після підстановки (4) в (3), отримуємо інтег-ральне подання швидкості зернопотоку:

20 0( ) (1 )

h

y

u y c t at вt dt u . (5)

Розглянемо два способи наближеного обчис-лення цього інтеграла.

У першому використаємо часткову суму ряда:

21

2

1 0

11 1 .

2 !

nn

n j

at вtat вt j

n

Обмежуючись у правій частині сумою з трьох доданків, після підстановки її в (5), отримуємо:

02

33/2 3/2

55/2 5/2

1

7в

2

47/2 7/2 в

18

9 2⁄ 9 2⁄ в2

4411 2⁄ 11 2⁄

0.

(6)

У другому способі залучаємо до обчислень поправки формулу Сімпсона [10], після виділення з (5) основної частини інтеграла:

1

√1

2

2 1

4 2

√2

1

22 1

2

21

4 2 ℓ

1

22

1

22

.

(7)

Указаний спосіб дає наближену формулу:

0 06

h yu y c S y y u

, (8)

де, крім (7),

2 3 2

4 2 3 2

2 3 2

;

0,5cy y h .

Щоб знайти продуктивність решета з шириною робочої частини Н, потрібно обчислити інтеграл:

0

h

Н y u y dy . (9)

Підставивши в нього вирази (4) і (6) та




відкинувши малі доданки, одержуємо наближену розрахункову формулу:

Ρ 0 05 2⁄ 2

5

3

7

1

3

2

42

223

2

23 3

522 4

0 0 12 .

(10)

Знаючи , легко обчислити і питоме заванта-ження решета q , бо ( )q LH , де L – довжина

робочої частини решета. Отже, використовуючи одержані вище фор-

мули, досить просто розрахувати розподіл пито-мої маси y по товщині шару суміші та ос-

новні кінематичні характеристики зернопотоку. З метою перевірки вірогідності виведених

вище формул проведено розрахунки кінематич-них характеристик. Дотримуючись роботи [9], було використано наступні числові дані:

0,0075kА м; 141,86 c ; 8 ;

1350 3кг м ; 0 0, 47f ; 0 0u ; 0, 012h м та

різні 0 , , f .

Обчислені трьома способами значення 0u

при 0 0,4 записано в табл.1. Там же, для порі-

вняння, вказано розрахункові швидкості, одер-жані іншим способом в роботі [9]. Аналіз показує, що виведені тут формули для обчислення u y

дають близькі результати, які добре узгоджу-ються з тим, що було отримано раніше [9].

Таблиця 1. Обчислені за трьома формулами

значення 0u

, 2Па с

f

числ. інт. в (5)

форм. (6)

форм. (8)

в [9]

Значення 10 0u м с

0,010 0,005 2,4412 2,4410 2,4410 2,4370,010 0,020 2,3021 2,3020 2,3019 2,2990,010 0,080 1,6315 1,6314 1,6313 1,6290,015 0,005 1,9932 1,9931 1,9930 1,9900,015 0,020 1,8797 1,8796 1,8795 1,8770,015 0,080 1,3321 1,3320 1,3320 1,3300,020 0,005 1,7262 1,7261 1,7260 1,7230,020 0,020 1,6279 1,6277 1,6277 1,6250,020 0,080 1,1537 1,1536 1,1535 1,152

Цей висновок стосується і значень u y , за-

писаних для інших y в табл. 2, де розбіжності

теж становлять долі відсотка. Швидкості в табл. 2 обчислено при 0,015 2Па с ; 0,05f ;

0 0,4 та попередніх інших даних.

Таблиця 2. Обчислені за трьома формулами значення u y

y h

числ.інт. в (5)

форм. (6)

форм. (8)

в [9]

Значення 10u y м с

0,0 1,6291 1,6290 1,6289 1,6270,1 1,5797 1,5795 1,5796 1,5770,2 1,4888 1,4887 1,4888 1,4870,3 1,3705 1,3704 1,3705 1,3690,4 1,2295 1,2293 1,2295 1,2280,5 1,0682 1,0681 1,0682 1,067

Про вплив пористості на швидкість зернопо-

току надана інформація в табл. 3. Там наведено

результати обчислень 0u при 0,02 2Па с

; 0,01f для різних 0 . Зі збільшенням 0 зрос-

тає і швидкість руху зерносуміші по решету, що пояснюється збільшенням проекції сили гра-вітації на вісь ох .

Таблиця 3. Значення 0u при різних 0

0

числ.інт. в (5)

форм. (6)

форм. (8) в [9]

Значення 10 0u м с

0,3 1,4770 1,4768 1,4768 1,4740,4 1,6941 1,6939 1,6939 1,6910,5 1,8853 1,8852 1,8850 1,8830,6 2,0581 2,0580 2,0579 2,055

Результати обчислення продуктивності віб-

рорешета записано в табл. 4. В чисельниках вка-зано значення P H , одержані числовим інтегру-

ванням в (9), після підстановки туди виразів (4) і (6). В дужках записано P H , до яких призводить

формула (10). У знаменниках записано P H , за-

позичені з [9]. Спостерігається гарна узгодженість і теоре-

тичних продуктивностей віброрешета. Розбіжно-сті знаходяться в межах одного відсотка.

Висновки. 1. Розрахунки підтвердили вірогідність виве-

дених формул. 2. Запропонований спосіб моделювання зер-

нопотоків, з урахуванням зміни пористості по то-вщині рухомого шару суміші, зводиться до вико-ристання компактних аналітичних залежностей і може бути альтернативою відомим методам, де раніше проводили числове комп’ютерне інтегру-вання нелінійних диференціальних рівнянь.

54 Про нелінійну модель зернопотоку неоднорідної суміші по плоскому віброрешету


© В.П. Ольшанський, В.В. Бурлака, О.М. Малець, М.В. Сліпченко, 2017

© V.P. Olshansky, V.V. Burlaka, O.M. Malec, M.V. Slipchenko, 2017

Таблиця 4. Обчислені різними способами продуктивності віброрешета

, 2Па с

f 0 0,3 0 0,4 0 0,4

Значення 10 P H , кг м с

0,02 0,005 5,034 (5,035)

5,02

7,559 (7,560)

7,53

10,384 (10,385)

10,350,02 0,020 4,748

(4,748) 4,73

7,129 (7,130)

7,10

9,793 (9,793)

9,760,02 0,080 3,365

(3,365) 3,35

5,052 (5,053)

5,03

6,940 (6,941)

6,920,03 0,005 4,111

(4,111) 4,09

6,172 (6,173)

6,15

8,473 (8,474)

8,450,03 0,020 3,876

(3,877) 3,86

5,820 (5,821)

5,80

7,996 (7,996)

7,970,03 0,080 2,747

(2,748) 2,74

4,125 (4,125)

4,11

5,666 (5,667)

5,650,04 0,005 3,560

(3,560) 3,55

5,345 (5,346)

5,33

7,343 (7,343)

7,320,04 0,020 3,357

(3,358) 3,34

5,041 (5,041)

5,02

6,924 (6,925)

6,900,04 0,080 2,379

(2,380) 2,37

3,572 (3,573)

3,56

4,907 (4,908)

4,89

Література 1. Ольшанський В.П. Математичні моделі зе-

рнопотоків по віброрешетах/ В.П. Ольшанський, О.В. Ольшанський. – Харків: Міськдрук, 2016 – 140 с.

2. Тищенко Л.Н. К исследованию движения зерновой смеси на решете под действием вибра-ций/ Л.Н. Тищенко, М.В. Пивень// Науковий вісник НАУ. – К.: НАУ, 2002 – Вип. 49. – С. 329 - 336.

3. Пивень М.В. Обоснование параметров процесса решетного сепарирования зернових смесей: дис. канд.тех. наук: 05.05.11 / М.В. Пи-вень. – Харьков: ХНТУСХ им. П. Василенка, 2006. – 260 с.

4. Тищенко Л.Н. Исследование послойного движения зерновых смесей на плоских вибра-ционных решетах/ Л.Н. Тищенко, А.В. Миняйло, М.В. Пивень, С.А. Харченко // Механізація сільсь-когосподарського виробництва: Вісник ХНТУСГ. – Харків: ХНТУСГ, 2007. – Вип. 59. – Т. 1. – С. 69 -76.

5. Ольшанський В.П. Апроксимації розподілу пористості в шарі зерносуміші на плоскому вібро-решеті / В.П. Ольшанський, О.В. Ольшанський, М.В. Любін // Вібрації в техніці та технологіях. – Вінниця, 2016. – №2 (82). – С. 94 - 99.

6. Ольшанський В.П. Про квадратичну апрок-симацію розподілу питомої маси в шарі вібросе-парованої зерносуміші / В.П. Ольшанський, О.В. Ольшанський// Інженерія переробних і харчових виробництв. – Харків, 2016, №2 (2). – С. 66-70.

7. Сэвидж С. Гравитационное течение несвя-занных гранулированных материалов в лотках и каналах. / С. Сэвидж // Механика гранулирован-ных сред: Теория быстрых движений/ Сб. ст.: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. – С. 86 -146.

8. Savage S.В. Granular flows down rough Inclines – Review and Еxtension Text / S.B. Savage // Mechanics of granular materials, Elsevier Scince publishers. – Amsterdam, 1983. – P. 261 - 282.

9. Ольшанський В.П. Про нелінійну модель руху зерносуміші змінної пористості по плоскому віброрешету / В.П. Ольшанський, В.В. Бурлака, М.В. Сліпченко, С.О. Харченко // Вісник СНАУ. Механізація та автоматизація виробничих проце-сів. – Суми: СНАУ, 2016. Вип. 10/1 (29). – С. 107 -112.

10. Калиткин Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин. – М.: Наука, 1978. – 512с.

Аннотация

О нелинейной модели зернопотока неоднородной смеси по наклонному плоскому виброрешету

В.П. Ольшанский, В.В. Бурлака, О.Н. Малец, М.В. Слипченко

С использованием квадратической реологической зависимости типа Сэвиджа описано установившееся движение слоя мелкозернистой смеси переменной пористости, по плоскому виброрешету, наклоненному к горизонту. При этом распределение удельной массы по высоте движущегося слоя аппроксимировано квадратным трехчленом, коэффициенты которого зависят от амплитуды и частоты колебаний виброрешета, а также от механических свойств зерносмеси. В выражениях коэффициентов есть множитель, которым учтено наличие на поверхности решета




интенсификаторов процесса сегрегации (ребер, рифлей и пр.). Благодаря указанной апроксимации удалось аналитическим способом решить составленное нелинейное дифференциальное уравнение движения первого порядка. Решение представлено в виде квадратуры, которая не выражается в замкнутой форме через известные функции. Поэтому предложено два варианта приближенного вычисления интеграла. Первый вариант основан на разложении подынтегральной функции в степенной ряд и замене ряда частичной его суммой. Во втором варианте выражена через элементарные функции главная часть интеграла, а дополнительная часть (невязка) определена приближенно по формуле Симпсона. Таким образом, получено приближенные расчетные формулы для вычисления скорости зернопотока, производительности виброрешета и удельной его загрузки. Исследовано влияние различных факторов, в частности реологических постоянных, на расчетные кинематические характеристики зернопотока. Проведено сравнение численных результатов, к которым приводит предложенный способ расчета с опубликованными в литературе. Установлено хорошее соответствие численных результатов, полученных разными методами, чем подтверждена состоятельность выведенных расчетных формул. В отличие от известных исследований, разработанная модель не требует численного интегрирования дифференциальных уравнений при расчетах пористости смеси и кинематических характеристик зернопотока по плоскому виброрешету.

Ключевые слова: плоское наклоненное виброрешето, нелинейная модель зернопотока, переменная пористость смеси, аппроксимация квадратным трехчленом, скорость движения, производительность виброрешета. Abstract


V.P. Olshansky, V.V. Burlaka, O.M. Malec, M.V. Slipchenko

Using the quadratic rheological dependence of the Savage’s type, the steady motion of a layer of a fine-grained mixture of variable porosity is described, along a flat vibrosieve inclined to the horizon. In this case, the distribution of the specific mass over the height of the moving layer is approximated by a square trinomial, the coefficients of which depend on the amplitude and frequency of oscillations of the vibrosieve, and also on the mechanical properties of the grain mixture. In the expressions for the coefficients, there is a factor that takes into account presence on sieve surface of the segregation process intensifiers (ribs, riffles, etc.). Due to shown approximation, we succeeded in solving of analytically compiled nonlinear differential equation of motion of the first order. The solution is represented in the form of an integral, which is not expressed in a closed form through known functions. Therefore, two versions of the approximate calculation of the integral are proposed. The first variant is based on the expansion of the integrand function in the power series and replacement of the series by its partial sum. In the second variant, the principal part of the integral is expressed in terms of elementary functions, and the additional part (residual) is determined approximately by the Simpson’s formula. Thus, approximate calculation formulas are obtained for calculating the velocity of the grain flow, the performance of the vibrating sieve and its specific loading. The influence of various factors, in particular rheological constants, on the calculated kinematic characteristics of the grain flow was studied. A comparison of the numerical results, to which the proposed calculation method leads with published in the literature, is compared. A good correspondence of the numerical results obtained by different methods is established, which confirms the consistency of the derived calculation formulas. In contradistinction to well-known studies, the developed model does not require the numerical integration of differential equations in calculating porosity of the mixture and kinematic characteristics of the flow on a flat vibrosieve.

Keywords: flat inclined vibrosieve, nonlinear model of a grain flow, variable porosity of a mixture, approximation by a square trinomial, velocity of movement, vibrosieve performance.

Представлено від редакції: В.М. Лук’яненко / Presented on editorial: V.M. Lukianenko Рецензент: М.В. Бакум / Reviewer: M.V. Bakum Подано до редакції / Received: 17.05.2017

56 Совершенствование следящих систем почвообрабатывающих машин

Improvement servo systems tillage machines

© Г.Г. Пархоменко, С.Г. Пархоменко, 2017

© G.G. Parkhomenko, S.G. Parkhomenko, 2017

УДК 631.343:631.538

Совершенствование следящих систем почвообрабатывающих машин

Г.Г. Пархоменко1, С.Г. Пархоменко2

1Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации

сельского хозяйства ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» ([email protected]), 2Азово-Черноморский инженерный институт Донского государственного аграрного университета

([email protected], (г. Зерноград, Ростовская обл., Российская Федерация) Целью исследований является сокращение затрат энергии на обработку почвы. Качество об-

работки почвы не должно ухудшаться. Механические устройства не являются эффективными. Ра-бочие органы должны перемещаться автоматически. Автоматические устройства можно разде-лить на две группы: прямого и непрямого действия. Предпочтительнее непрямое воздействие. В статье представлен анализ автоматических устройств, применяемых для обработки почвы. Сле-дящие устройства могут быть гидравлическими, электрогидравлическими и пневматическими. Гидравлические устройства дешевле электрических и пневматических. Гидравлические устрой-ства имеют более высокую удельную энергонасыщенность. Вес гидравлических элементов бла-годаря высокой энергонасыщенности в 7-10 раз меньше веса электрических элементов той же мощности. Выбраны гидравлические следящие устройства. Приведены результаты усовершен-ствования гидравлической следящей системы машин для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, применение которой позволит снизить затраты энергии на 49%. Проанализированы недостатки существующих гидравлических следящих систем, управляющих рабочим органом для обработки почвы. Установлено, что трапецеидальный механизм оставляет наименьшую необра-ботанную площадь почвы. Другие механизмы оставляют необработанную площадь в 1,37-1,46 раза больше, чем трапецеидальный. Рассмотрен рабочий процесс в предлагаемой гидравличе-ской следящей системе, который характеризуется повышением давления только в штоковой по-лости гидроцилиндра. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований давлений в полостях гидроцилиндра.

Ключевые слова: гидравлическая следящая система, затраты энергии,

защитная зона, рабочий орган, почва, штамб

Введение. В условиях интенсификации со-временного с/х производства особое значение приобретает задача автоматизации технологиче-ских процессов обработки почвы. Увеличение ширины захвата машины, рабочей скорости и, как следствие, производительности; повышение мощности энергосредства, точности регулирова-ния режимов эксплуатации требует разработки современных систем автоматического регулиро-вания (САР) почвообрабатывающих агрегатов.

Известно, что простая механизация обра-ботки почвы при непосредственном ручном управлении рабочими органами или с использо-ванием сервопривода не дает экономического эффекта, поскольку при этом невозможно обес-печить высокую производительность агрегата из-за естественного физического предела операто-ров. При этом управление связано с работой че-ловека, находящегося, как правило, непосред-ственно на агрегате в условиях запыленности, повышенной вибрации и высокой вероятности несчастного случая. В связи с этим управление целесообразно осуществлять автоматически.

Все автоматические устройства можно раз-делить на две группы: прямого и непрямого (кос-венного) действия. В устройствах прямого дей-ствия управление осуществляется непосред-ственно за счёт реакции объекта на обрабатыва-емую среду [1, 2].

В устройствах непрямого (косвенного) дей-ствия перемещение объекта управления осу-ществляется за счёт энергии, подводимой извне, источником которой в общем случае является двигатель трактора. Подобное управление осу-ществляется чувствительным элементом, взаи-модействующим непосредственно с обрабатыва-емой средой. В устройствах непрямого действия чувствительный элемент оказывает определен-ное силовое воздействие на обрабатываемую среду, исключающее повреждение или наруше-ние её свойств.

Автоматические устройства непрямого дей-ствия по виду алгоритма функционирования могут быть программными, астатическими и следящими.

Механические устройства по виду алгоритма функционирования являются программными. При получении сигнала от обрабатываемой

Г.Г. Пархоменко, С.Г. Пархоменко 57 G.G. Parkhomenko, S.G. Parkhomenko



среды срабатывает пусковое (или спусковое) устройство, затем исполнительный механизм с объектом управления совершает заранее пред-определенное движение с постоянными пара-метрами, далее возвращается в исходное поло-жение и находится в нём до получения следую-щего сигнала [1, 2].

Основным недостатком программных устройств является отсутствие в них позицион-ного соответствия между положениями объекта управления и чувствительного элемента: если по какой-либо причине началось движение, то оно должно полностью завершиться.

Механический привод не пригоден, по-скольку:

– требуются большие усилия на его включе-ние, что вызывает недопустимо сильное воздей-ствие на обрабатываемую среду;

– значительная инерционность привода за-ставляет снижать рабочие скорости;

– конструкция устройства содержит значитель-ное количество звеньев и поэтому очень сложна.

Гидравлические устройства не имеют дан-ных недостатков. Их основными достоинствами являются следующие:

– малые усилия при включении исполнитель-ных механизмов;

– возможность получения больших исполни-тельных усилий;

– простота устройства, малый вес на еди-ницу мощности;

– малые перемещения щупа; – малая инерционность привода позволяет

применять достаточно высокие скорости движе-ния агрегата.

Наряду с достоинствами, у гидравлических устройств отмечен ряд недостатков [2]. К ним от-носятся: возможность утечки жидкости, измене-ние характеристик привода из-за изменения вяз-кости жидкости от температуры, чувствитель-ность к загрязнениям рабочей среды и т.д. Од-нако эти недостатки не снижают функциональ-ных преимуществ гидравлических устройств.

У астатических устройств, как и у программ-ных, не существует однозначного статического соответствия между положениями чувствитель-ного элемента и объекта управления.

Характер и параметры движения объекта управления не могут быть заданы заранее, они непрерывно изменяются при движении в существенных пределах. Таким образом, техно-логический процесс нецелесообразно осуществ-лять по заранее установленному жёсткому за-кону его перемещений, когда управляемая величина независимо от режима работы объекта сохраняет постоянное значение, т.е. в астатиче-ском режиме.

Поэтому необходимо устройство, осуществ-ляющее слежение, т.е. управление объектом производится в соответствии с задающим воз-действием, содержащим текущую информацию о взаимодействии с обрабатываемой средой.

Следящие устройства характеризуются на-личием обратной связи. Наличие отрицательной обратной связи по регулируемым параметрам, к которым относят положение объекта управления или его производные (скорость, ускорение), яв-ляется характерным признаком следящего ус-тройства. Отрицательная обратная связь умень-шает суммарное воздействие звеньев автомати-ческого устройства, связанных обратной связью.

Следящие устройства по типу исполнитель-ного механизма могут быть гидравлическими, электрогидравлическими и пневматическими.

Гидравлические устройства обладают пре-имуществами по сравнению с электрическими и пневматическими. Гидравлические устройства имеют более высокую удельную энергонасыщен-ность. Вес гидравлических элементов благодаря высокой энергонасыщенности в 7-10 раз меньше веса электрических элементов той же мощности. Гидравлические устройства также обеспечивают большую жёсткость передачи движения, что весьма важно для улучшения динамики системы в целом. Запаздывание движения исполнитель-ного механизма может возникнуть лишь вслед-ствие сжимаемости жидкости, не превышающее 0,6%, а также из-за её утечек и податливости тру-бопроводов. В то же время связь поршня с газом в пневматических устройствах и якоря с магнит-ными полями в электрических весьма упругая и податливая [2].

Малая инерционность подвижных звеньев гидравлических следящих устройств обуславли-вает их высокое быстродействие. Скорость рас-пространения гидравлического импульса велика, поэтому при расчётах точности и чувствительно-сти устройства можно пренебречь погрешно-стью, связанной с запаздыванием передачи им-пульса давления.

К достоинствам гидравлических устройств следует отнести также возможность их использо-вания в любую погоду, поэтому они нашли широ-кое распространение в автоматических устрой-ствах мобильных сельскохозяйственных агрега-тов, часто работающих при неблагоприятных по-годных условиях. Немаловажным фактором, спо-собствующим этому, является также наличие на тракторе источника гидравлической энергии, ко-торый позволяет использовать до 30% всей мощ-ности двигателя. Поэтому гидравлические си-стемы автоматического регулирования (САР) значительно дешевле электрических и пневмати-ческих, для работы которых необходима уста-новка соответствующих источников.





Анализ публикаций. При обработке почвы в ряду рабочий орган садовой почвообрабатываю-щей машины должен автоматически выводиться из ряда около растения и после прохождения во-круг него возвращаться опять в ряд, оставляя около штамба минимальную защитную зону с формой близкой к кругу [3].

Применяемые машины для обработки почвы в рядах садов и виноградников не обеспечивают выполнение агротребований ни по качеству об-работки, ни по экономическим показателям из-за несовершенства кинематической схемы [4] и ре-жимов работы следящих систем [5, 6].

Применение гидропривода рабочих органов на машинах в садоводстве благоприятно с точки зрения функционального размещения конструк-тивных элементов машин [7].

Применение гидропривода повышает эксплуа-тационную надёжность садовых почвообрабатыва-ющих машин по сравнению с устройствами, имею-щими механический привод рабочих органов [8].

Постановка проблемы. В результате несо-вершенства конструкции гидросистем САР, за-данные качественные и энергетические показа-тели могут не соответствовать требуемым.

Так узлы существующих гидросистем машин для обработки почвы в рядах садов и виноград-ников не согласованы между собой по функцио-нальным параметрам (подаче масла, давлению). Поэтому их работа сопровождается нагревом масла гидросистемы трактора свыше 70ºС за ко-роткий период времени, обусловленная несовер-шенством конструкции гидрораспределителя.

Несмотря на предусмотренные в конструк-ции машины (например, культиватора КСГ-5, фрезы ФА-0,76) три положения золотника, во время его работы используется в основном только промежуточное положение между нейтральным и одним из крайних для удержания рабочего органа в ряду за счёт избыточного дав-ления в поршневой полости гидроцилиндра.

Методика исследований. Совершенствова-ние конструкций гидросистем машин для обра-ботки почвы в рядах садов и виноградников воз-можно осуществить путём рециклизации – заменой существующего гидрораспределителя на изделие вторичного изготовления, получаемое в резуль-тате демонтажа и технологических переделов со-ответствующего функционального блока, исполь-зуемого ранее по иному назначению (согласно ГОСТ 30772-2001 «Ресурсосбережение. Обраще-ние с отходами. Термины и определения»).

Предлагаемый гидрораспределитель унифи-цирован с регулятором Р-50, который устанавли-вался на тракторах МТЗ-80 в САР глубины хода навесных машин.

Использование предлагаемого регулятора в качестве гидрораспределителя машин для обра-ботки почвы в рядах садов является по сути его возвращением в процесс техногенеза. Таким об-разом, осуществляется рециклинг вышедшего из эксплуатации, но пригодного для повторного ис-пользования функционального блока.

Целью исследований является сокращение затрат энергии на обработку почвы.

Результаты исследования. Принципиаль-ная схема регулятора Р-50 реализована в кон-струкции предлагаемого гидрораспределителя.

Гидросистема является следящей за счёт обратной связи, передающей движение штока гидроцилиндра корпусу гидрораспредели-теля и, тем самым перемещающей корпус отно-сительно золотника.

Обратная связь обеспечивает исполнитель-ное перемещение штока, точно согласованное с перемещением золотника, благодаря тому, что перемещение корпуса восстанавливает исходное положение всех элементов следящей системы.

В регуляторе Р-50 обратная связь воздей-ствует на подвижную гильзу в корпусе гидрорас-пределителя. Внутри гильзы перемещается зо-лотник. Перемещение гильзы и золотника осуществляется винтовыми механизмами, гайки которых жёстко соединены с гильзой и золотни-ком. Винты вращаются рычагами, которые соеди-нены с их валами.

Благодаря иному функциональному назначе-нию гидрораспраспределителя, значительно упро-щено конструктивное исполнение гильзы и золот-ника за счёт применения винтовых механизмов.

В регуляторе Р-50 перемещение золотника к периферии продольного отверстия корпуса про-исходит под действием пружины, расположенной внутри золотника и упирающейся в торцы гильзы и золотника.

Пружина также исключает осевое перемеще-ние винта гильзы. В предлагаемом распредели-теле можно отказаться от пружины, если жёстко закрепить гайку винтового механизма с золотни-ком. Вал винта золотника должен фиксироваться в этом случае от осевого перемещения.

Чтобы потери давления в системе при темпе-ратуре масла свыше 40оС не превышали 0,20-0,25 МПа, проходные сечения щелей и каналов гидрораспределителя должны быть не менее 120 мм2 для подачи масла 60 л/мин.

Предлагаемый гидрораспределитель можно устанавливать на машины для обработки почвы не только в садах, но также в виноградниках и других культур с интервалом посадки растений в ряду 2 м и менее. В этом случае следящая си-стема отключается и предлагаемый гидрорас-пределитель используется как оснащённый двухпозиционным золотником с силовым (за счёт




контакта со штамбом) переключением положе-ний золотника. При этом отпадает необходи-мость наличия обратной связи и гильза устанав-ливается в фиксированном положении; гидроси-стема упрощается. Таким образом, предлагае-мый гидрораспределитель может использо-ваться как в следящих системах, так в силовых с управлением без обратной связи.

Предлагаемый гидрораспределитель имеет золотник диаметром 30 мм, выполненный по схеме с отрицательным перекрытием. Ширина щелей с каждой стороны пояска 1 мм. Диаметр проходного сечения для перепуска масла на слив 188 мм2. Шаг винта перемещения золот-ника и гильзы 50 мм. Для перемещения золот-ника на 1 мм винт требуется повернуть на угол 7,2о, который служит мерой чувствительности следящей системы. Полное перемещение золот-ника – 6,25 мм, максимальный угол поворота винта 45о (рис. 1).

Недостатком гидрораспределителей с отри-цательным перекрытием является потеря рас-хода и дросселирование потока рабочей жидко-сти около нейтральной позиции золотника. По-этому механизм перемещения рабочего органа должен исключить нахождение золотника в этой позиции. Механизм перемещения рабочего ор-гана должен принудительно осуществлять отвод от штамба, а вводить в ряд – в результате взаи-модействия с почвой при движении агрегата. Установлено, что трапецеидальный механизм оставляет наименьшую необработанную пло-щадь почвы. Другие механизмы оставляют необ-работанную площадь в 1,37-1,46 раза больше, чем трапецеидальный [1-6]. Трапецеидальный механизм создан на основе синтеза четырех-звенных механизмов: параллелограммного, ме-ханизма подъёмного крана и механизма культи-ватора Н-7 фирмы «Holder» (Германия).

При этом нейтральное положение золотника возможно в отдельные моменты отвода, после окончания отвода, но ещё до включения гидроси-стемы в позицию «ввод», а также после ввода ра-бочего органа в ряд деревьев.

В процессе работы механизм перемещения рабочего органа находится под воздействием пе-ременных нагрузок, поэтому исключено длитель-ное нахождение золотника в положении около нейтрального и, следовательно, исключено дросселирование масла. Гидрораспределитель МВ, разработанный во ВНИПТИМЭСХ (в настоя-щее время – АНЦ «Донской») совместно с ГСКБ "Гидравлика" при заводе "Мосгидропривод" (г. Москва), имеет отрицательное перекрытие и вы-полнен как дифференциальный элемент с двумя степенями свободы. Гидрораспределитель МВ (рис. 1) имеет подвижную гильзу в корпусе. Внутри гильзы поступательно перемещается

золотник. Перемещение гильзы и золотника осу-ществляется винтовыми механизмами, гайки ко-торых жёстко соединены с гильзой и золотником.

Рис. 1. Внешний вид гидрораспределителя МВ

Рассмотрим работу гидрораспределителя

МВ (рис. 2).

Рис. 2. Устройство гидрораспределителя МВ: 1 – корпус; 2 – гильза; 3 – золотник; 4, 5 – винто-вые механизмы; 6 – хвостовик золотника; 7, 9 – проточки в корпусе и гильзе; 8, 12 – отвер-стия в гильзе и золотнике; 10 – поясок золотника; 11 – гидроцилиндр; 13 – сливное отверстие; 14 – дренажное отверстие; 15 – щуп; 16 – рычаг

гидрораспределителя

Рабочий орган садовой почвообрабатываю-щей машины движется между деревьями в ряду, золотник гидрораспределителя находится в нейтральном положении, масло от насоса гидро-системы трактора поступает в гидрораспредели-тель и затем на слив. При соприкосновении со штамбом щуп поворачивается и перемещает зо-лотник влево. Масло от насоса поступает в што-ковую полость гидроцилиндра, а из поршневой полости направляется в бак гидросистемы трак-тора. Рабочий орган начинает выводиться из ряда деревьев и перемещается поперёк направ-ления движения агрегата. Гильза перемещается механизмом обратной связи вслед за золотни-ком. При остановке щупа и золотника гильза





будет перемещаться до тех пор, пока ее про-точки 9 (рис. 2) не займут относительно поясков 10 золотника положение, соответствующее нейтральному.

Таким образом, осуществляется слежение, т.е. каждому положению щупа соответствует определенное положение рабочего органа. Если при фиксированном положении щупа попытаться переместить рабочий орган в какую-нибудь сто-рону, то вместе с ним будет перемещаться гильза гидрораспределителя и под давлением масла рабочий орган возвратится в рабочее по-ложение. Поэтому устройство называется следя-щим с обратной связью. Обратная связь удержи-вает рабочий орган в положении, заданном щу-пом, и не позволяет ему выйти из него под дей-ствием внешних сил.

Рабочий орган возвращается в ряд деревьев под совместным действием сил сопротивления почвы и усилия гидроцилиндра, поэтому давле-ние в поршневой полости практически совпадает с давлением в сливной гидролинии. Заполнение поршневой полости маслом обеспечивает жёст-кость гидросистемы .

Проведены исследования фрезы ФА-0,76 с гидрораспределителем МВ, на оси золотника ко-торого крепится щуп; при этом параллелограмм-ный механизм перемещения рабочего органа за-менен на трапецеидальный (рис. 3).

Рис. 3. Установка гидрораспределителя МВ

на фрезу ФА-0,76

Рабочий процесс в системе фрезы с гидро-распределителем МВ осуществляется следую-щим образом. Во время движения фреза нахо-дится в рабочем положении. После соприкосно-вения со штамбом дерева щуп поворачивается, после чего начинает расти давление в штоковой полости гидроцилиндра. В поршневой полости давление изменяется незначительно и соответс-

твует давлению слива. Затем после поворота щупа на угол 65º, начинается падение давление в штоковой полости. В исходное положение фреза возвращается под действием сил сопро-тивления почвы и гидросистема устройства с приводным рабочим органом разгружается.

Таким образом, рабочий процесс в системе характеризуется повышением давления в штоко-вой полости гидроцилиндра только для отвода рабочего органа (рис. 4).

Рис. 4. Рабочий процесс в системе с гидрораспределителем МВ: 1 – давление в

штоковой полости гидроцилиндра; 2 – давление в поршневой полости гидроцилиндра

Возврат рабочего органа в ряд деревьев про-исходит под действием сил сопротивления почвы при движении агрегата и не сопровожда-ется повышением давления в поршневой поло-сти гидроцилиндра. Силы сопротивления почвы обеспечивают установку золотника в нейтраль-ное положение. Это можно осуществить только за счёт внешней силы, которая возникает при определенных параметрах трапецеидального механизма перемещения рабочего органа.

Выводы и предложения. Основная часть энергии, затрачиваемой на функционирование системы с предлагаемым гидрораспределите-лем, расходуется на отвод рабочего органа из ряда деревьев. Возврат рабочего органа в ряд осуществляется под действием сил сопротивле-ния почвы трапецеидальным механизмом с соот-ношением звеньев 1:1,769:1,481:1:4,423 для при-водного рабочего органа.

При этом энергозатраты уменьшаются до 49% по сравнению с известными машинами для обработки почвы в рядах сада (типа КСГ-5, ФА-0,76) в равных условиях их функционирования.

Для оптимизации параметров САР почвооб-рабатывающих агрегатов можно воспользо-ваться методом структурного моделирования [9-13] в программном комплексе «Моделирование в технических устройствах» (ПК «МВТУ»), разра-ботанным на кафедре «Ядерные реакторы и ядерные энергетические установки» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Структурная схема моделирования в ПК «МВТУ» составляется с использованием функ-циональных блоков из библиотек программного комплекса. Структурная схема моделирования




преобразуется в систему уравнений в форме Коши, оптимизация параметров осуществляется численными методами интегрирования.


1. Пархоменко Г.Г. Совершенствование тех-

нологического процесса обработки почвы в рядах многолетних насаждений: Дисс. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Г.Г. Пархоменко; ВНИПТИМЭСХ. – Зерноград, 2000. – 156 с.

2. Пархоменко Г.Г. Результаты модерниза-ции гидравлических следящих устройств для об-работки почвы в рядах многолетних насаждений // Селскостопанска техника. – 2014. – Т. LI. – №1. – С. 3 -7

3. Пархоменко Г.Г. Обработка почвы в рядах садов и виноградников. Процессы, устройства. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. – 148 с. (ISBN 978-3-659-30811-6).

4. Пархоменко С.Г. Моделирование следя-щих систем почвообрабатывающих агрегатов. / С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархоменко // Тракторы и сельхозмашины. – 2017. – №1. – С. 22 -31.

5. Пархоменко Г.Г. Повышение эксплуатаци-онной надёжности САР почвообрабатывающих машин / Г.Г. Пархоменко, С.Г. Пархоменко // Труды ГОСНИТИ. – 2016. – Т. 122. – С. 87 - 91.

6. Пархоменко Г.Г. Теоретическое исследо-вание механизмов перемещения рабочих орга-нов для обработки почвы / Г.Г. Пархоменко, С.Г. Пархоменко // Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государ-ственной программы развития сельского хозяй-ства: Сб. науч. докладов Междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва, ФГБНУ ВИМ, 15 -16 сентября 2015 г.). – Москва, 2015. – Ч.1. – С. 210 - 214.

7. Fekete G.A kertészeti betakaritό gépek hidrósztatikus munkaszerv – hajtásai / G. Fekete // Jármüvek, mezögazd, gépek. – 1980. – H.27. – № 2. – P.49 - 51.

8. Думай Л.Б. Применение гидропривода для автоматизации рабочих процессов в почвообра-батывающих машинах при обработке виноград-ников и садов / Л.Б. Думай // Усовершенствова-ние почвообрабатывающих машин: Материалы

науч.-техн. совещания/ ВИСХОМ. – Москва, 1965. – С. 150 -165.

9. Пархоменко Г.С. Анализ рабочих режимов и расчет на ПЭВМ состава тяговых машинно-трак-торных агрегатов / Г.С. Пархоменко, С.Г. Пархо-менко, Г.Г. Пархоменко // Материалы XLII Между-нар. научно-техн. конф. ФГОУ ВПО «Челябинс-кий государственный агроинженерный универси-тет». – Челябинск, 2003. – Ч.2. – С. 315 - 320.

10. Пархоменко Г.С. Моделирование на ПЭВМ по программному комплексу МВТУ усо-вершенствованной силовой САР трактора МТЗ-80 / Г.С. Пархоменко, С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархоменко // Материалы XLIII Междунар. науч.-техн. конф. ФГОУ ВПО «Челябинский госу-дарственный агроинженерный университет». – Челябинск, 2004. – Ч.3. – С. 22 - 26.

11. Пархоменко Г.С. Моделирование на ПЭВМ следящей системы с нелинейным колеба-тельным объектом регулирования / Г.С. Пархо-менко, С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархоменко // До-стижения науки -агропромышленному производ-ству: Материалы Юбилейной XLV Международ-ной научно-технической конференции (г. Челя-бинск, Челябинский ГАУ, 2 - 3 марта 2006 г.) / В 4-х частях. – Челябинск, 2006. – Ч.4. – С. 34 - 38.

12. Пархоменко Г.С. Методика параметриче-ской оптимизации в программном комплексе «МВТУ» комбинированной следяще-силовой САР пахотного агрегата с трактором класса 1,4 / Г.С. Пархоменко, С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархо-менко // Совершенствование технических средств в растениеводстве. Межвуз. сб. науч. трудов/ ФГОУ ВПО АЧГАА – Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. – С. 3 -12.

13. Пархоменко С.Г. Параметрическая опти-мизация комбинированной следяще-силовой си-стемы автоматического регулирования пахот-ного агрегата / С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархоменко // Повышение эффективности использования ре-сурсов при производстве сельскохозяйственной продукции – новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животновод-ства: сб. науч. докладов Междунар. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, ФГБНУ ВНИИТиН, 23 - 24 сен-тября 2015 г.). – Тамбов, 2015. – С. 18 - 22.

Анотація

Удосконалення копіювальних систем ґрунтообробних машин

Г.Г. Пархоменко, С.Г. Пархоменко

Метою досліджень є скорочення витрат енергії на обробіток ґрунту. Якість обробки ґрунту не повинен погіршуватися. Механічні пристрої не є ефективними. Робочі органи мають переміщуватися автоматично. Автоматичні пристрої можна розділити на дві групи: прямої і непрямої дії. Переважно непрямий вплив. У статті представлений аналіз автоматичних пристроїв, застосовуваних для обробки ґрунту. Копіювальні пристрої можуть бути гідравлічними, електрогідравлічними і пневматичними.





Гідравлічні пристрої дешевше електричних і пневматичних. Гідравлічні пристрої мають більш високу питому енергонасиченість. Вага гідравлічних елементів завдяки високій енергонасиченості в 7-10 разів менше ваги електричних елементів тієї ж потужності. Обрано гідравлічні копіювальні пристрої. Наведено результати удосконалення копіювальних гідравлічної системи машин для обробки ґрунту в рядах багаторічних насаджень, застосування яких дозволить знизити витрати енергії на 49%. Проаналізовано недоліки існуючих гідравлічних копіювальних систем, що керують робочими органами для обробки ґрунту. Встановлено, що трапецеїдальний механізм залишає найменшу необроблену площу ґрунту. Інші механізми залишають необроблену площу в 1,37-1,46 рази більше, ніж трапецеїдальний. Розроблено конструкцію гідророзподільника. Розглянуто робочий процес запропонованої гідравлічної копіювальної системи, яка характеризується підвищенням тиску тільки в штоковій порожнини гідроциліндру. Позитивний ефект зниження витрат енергії може бути збільшений шляхом раціонального вибору параметрів робочого органу.

Ключові слова: гідравлічна копіювальна система, затрати енергії, захисна зона, робочий орган, ґрунт, гідророзподільник. Аbstract


G.G. Parkhomenko, S.G. Parkhomenko

Оbjective of the study is a reduction energy costs for a soil cultivation. Soil cultivation quality should not deteriorate. Mechanical devices are not effective. Working bodies have to be moved automatically. Automated devices can be divided into two groups: direct and indirect action. Рreferable to indirect action. The article presents an analysis of the automatic devices used for a soil cultivation. Follower devices can be hydraulic, electro-hydraulic and pneumatic. Hydraulic devices at lower electric and pneumatic. Were chosen hydraulic follower devices. The best of energy and quality indicators of the technological process provided by when using hydraulic follower devices of devices. Hydraulic devices have higher specific energy content. The weight hydraulic elements thanks to high energy content of 7-10 times less the weight of electrical elements of the same capacity. Developed the method of computer modeling of follower systems. Рresents results of improvement of hydraulic servo system of tillage machines for processing the soil in rows of perennial plants, the application of which will reduce energy costs by 49%. Analyzed the shortcomings of the existing hydraulic servo systems governing the working body for tillage. It is established that the smallest a trapezoidal mechanism leaves the untreated soil area. Other mechanisms leave untreated area 1,37-1,46 times than a trapezoidal. The developed design of the valve. Reviewed the workflow in the proposed hydraulic servo system, which is characterized by a pressure increase only in the rod end of cylinder cavity. Тhe positive effect of reducing the cost of energy can be increased by rational choice of parameters of the working body.

Keywords: hydraulic servo system, energy costs, safety zone, working body, soil, valve.

Представлено від редакції: М.А. Подригало / Presented on editorial: M.A. Podryhalo Рецензент: В.Ю. Фролов / Reviewer: V.Yu. Frolov Подано до редакції / Received: 26.06.2017

Є.І. Калінін, С.О. Поляшенко, О.В. Єсіпов 63 E.I. Kalinin, S.A. Polyashenko, A.V. Esipov



УДК 631.356.274.02-52.001

Динаміка коренезбиральної машини з системою підтримання глибини ходу робочих органів

Є.І. Калінін, С.О. Поляшенко, О.В. Єсіпов


ім. П. Василенка (м. Харків, Україна), [email protected].

Головним критерієм подальшої інтенсифікації сучасного розвитку сільськогосподарського виробництва є матеріально-технічна база механізації всіх виробничих процесів на основі впровадження ресурсозберігаючих технологій збирання сільськогосподарських культур. Однією з основних ознак, яка характеризує прогресивну технологію, є значне зменшення енергетичних ресурсів, які властиві технологічній операції викопування коренеплодів. З іншого боку, розвиток сучасного машинобудування характеризується підвищенням потужностей коренезбиральних машин, що призводить до інтенсифікації виконання технологічного процесу, і, як наслідок, більш жорстких умов експлуатації самих машин. Окрім того, достатньо актуальною залишається проблема зменшення втрат та пошкоджень коренеплодів і забезпечення надійності виконання операції викопуючими вузлами коренезбиральних машин, серед яких особливе місце займають диски копачів. Для вирішення поставленого питання необхідно постійно удосконалювати не тільки саму систему робочих органів машин, призначених для викопування коренеплодів, а і динаміку її функціонування. В статті на основі рівнянь Лагранжу другого роду отримана система диференціальних рівнянь, які описують рух коренезбиральної машини з врахуванням можливості підтримання заданої глибини ходу робочих органів. Розв’язком отриманих рівнянь встановлено, що при виконанні технологічної операції в системі автоматичного регулювання заглиблення спостерігається перехідний процес, який має аперіодичний характер. Окрім того, встановлено, що система набуває стійкості при робочій швидкості машини в діапазоні від 6 до 8 км/год і при глибіні руху викопуючих органів на рівні 6…9 см (середньоквадратичне відхилення глибини ходу від заданого значення складає 0,6 см). Час запізнення системи автоматичного регулювання заглиблення становить 0,1 с, а середня споживана від гідросистеми машини потужність не перевищує 2,2 кВ. Розрахунками встановлено, що вихід машини на стійкий технологічний процес дозволяє зменшити кількість втрат коренеплодів на 1,5% в порівнянні з машиною, що виконує технологічний процес за серійними показниками.

Ключові слова: коренезбиральна машина, мехатронна система, глибина ходу робочих

органів, зменшення втрат коренеплодів.

Актуальність задачі. Коренеплоди цукрових

буряків є одними з важливих технічних культур з яких виробляють стратегічний харчовий продукт України – цукор, а також отримують соковиті ко-рми для тваринництва та інші побічні продукти. За обсягами виробництва цукру Україна займає одне з провідних місць у світі, але за виробницт-вом цукру з 1 га відстає від розвинутих країн ЄС.

Зменшення цукроносної маси під час зби-рання коренеплодів обумовлені їх втратами під час збирання за рахунок значної кількості виби-тих з ґрунту (до 1,5…2,0%) та пошкоджених (до 15…20%) коренеплодів.

Одержані незадовільні показники якості ро-боти коренезбиральних машин не відповідають показникам агротехнічних вимог за ознаками недо-сконалості конструктивно-технічних рішень робо-чих органів. Підвищення технологічного рівня таких машин, або показників якості збирання коренепло-дів є актуальним завданням в плані подальшого удосконалення технічних рішень, які застосовують для в даному технологічному процесі.

Постановка проблеми. Важливим факто-ром, який має значний вплив на якісні та енерге-тичні характеристики роботи коренезбиральних машин, є підтримання встановленої глибини ходу робочих органів з заданою точністю. Так, напри-клад, відомо, що зменшення глибини ходу робо-чих органів призводить до збільшення пошко-дження і втрат врожаю. Саме тому, питання ста-білізації глибини руху робочих органів коренезби-ральних машин є одним з основних і має першо-чергове значення.

Мета роботи. З метою зниження втрат коре-неплодів цукрового буряку та зменшення його по-шкодження, необхідно обґрунтувати систему ав-томатичного регулювання заглиблення викопую-чих органів для автоматичного підтримання зада-ної глибини ходу робочих органів коренезбираль-ної машини і отримати модель її функціонування.

Аналіз публікацій. Пошкодження і втрати ко-ренеплодів залежать від глибини хода копачів [1]. Це свідчить про те, що конструкція існуючих ко-реневикопуючих робочих органів сприяє закли-

64 Динаміка коренезбиральної машини з системою підтримання глибини ходу робочих органів

Dynamics of a root harvesting machine with a system for maintaining the depth of the working bodies

© Є.І. Калінін, С.О. Поляшенко, О.В. Єсіпов, 2017

© E.I. Kalinin, S.A. Polyashenko, A.V. Esipov, 2017

нюванню коренеплодів в звужуючому руслі між дисками (КС-6Б) або вилками (РКС-6 і інші моди-фікації) і зумовлює їх пошкодження. З викопа-ними коренеплодами поступає значна маса зе-млі, яку необхідно відокремити за допомогою се-паруючих пристроїв, що також призводить до до-даткових пошкоджень коренеплодів і втрат їхньої маси. У зв’язку з цим необхідне вдосконалення і розробка нових кореневикопуючих робочих орга-нів, застосування яких дозволить наблизитися до нормативних вимог (до 5%) сильно пошкоджених коренеплодів.

В свою чергу, в роботах [2, 3, 4 розглядають гідравлічні схеми пристроїв для автоматичного підтримання встановленої глибини ходу робочих органів, що дозволяють знизити втрати сировини.

Основна частина. Система автоматичного регулювання заглиблення викопуючих органів (САРЗ) коренезбиральної машини типу КС-6Б є двоконтурною системою, кожен контур якої міс-тить датчик, перетворювач сигналу, розподільник і силовий гідроциліндр. Контури розміщені симе-трично з двох сторін по відношенню до поздовж-ньо-вертикальної вісі симетрії машини (рис. 1).

Рис. 1. Схема коренезбиральної машини, як об’єкта для обладнання САРЗ, в повздовжньо-вертикальній площині.

Це дозволяє викопуючим органам, розміще-ним на рухомій рамі копіювати поверхню рель-єфу в поперечно-вертикальній (рис. 2) і поздовж-ньо-вертикальній площинах.

Рис. 2. Схема коренезбиральної машини, як об’єкта для обладнання САРЗ, в поперечно-

вертикальній площині

При розробці моделі об’єкта домовимося, що машина рухається в напрямку вісі X і введемо

такі припущення: робоча швидкість машини пос-тійна; рама машини, рама копачів і передній міст не деформуються; машина симетрична по відно-шенню до поздовжньо-вертикальної площині си-метрії; рельєфи міжрядь і рядків в напрямку і по-перек руху машини є досить гладкими кривими; кути відхилень від рівноважного положення рами машини, рухомої рами з викопуючими органами і переднього моста достатньо малі.

Рухома рама кріпиться в задній частині до рами машини за допомогою сферичного шарніра А і має можливість за допомогою гідроциліндрів повертатися навколо нього в поздовжньо-верти-кальній і поперечно-вертикальній площинах.

За схемою 1a … 4a ; 1b , 2b ; 1l … 5l ; S ; 1r та 2r

– конструктивні розміри машини, причому 4a для

недеформованих коліс. В точках В і С розміщені центри мас відпо-

відно рами машини і рухомої рами, в точці D зна-ходиться вісь, навколо якої може повертатися пе-редній міст. Поточні значення кутів повороту рами машини, рухомої рами і переднього моста позначені i і i .




Розглянемо модель об’єкта регулювання, як двомасову систему. Для складання рівнянь руху об’єкта використовуємо рівняння Лагранжа дру-гого роду в формі:

qQqd

dФ

dq

dП

dq

dT

qd

dT

dt

d

, (1)

де Т – кінетична енергія; П – потенційна енергія; Ф – функція опору (дисипативна функція); q –

узагальнена координата; qQ – узагальнена сила,

що відповідає координаті q .

Миттєве значення швидкості точки В в поз-довжньо-вертикальній площині:

),(2 101121

21

220

2АAB ZlVarZVV (2)

де 0V – робоча швидкість машини; AZ – швид-

кість переміщення точки A по вісі Z ; 1 – швид-

кість кутових коливань рами машини в поздовж-ньо-вертикальній площині.

Миттєве значення швидкості точки C в поз-довжньо-вертикальній площині:

),(2 202222

22

220

2АAС ZlVarZVV (3)

де 2 – швидкість кутових коливань рухомої

рами в поздовжньо-вертикальній площині. З урахуванням (2) і (3) кінетична енергія

об’єкту:

},)](2

[)]

(2[{

2332

2222

22212022

22

22

2202

2112

21111

01121

21

220

212

1

IIIZlVa

rZVMIIZl

VarZVVMT

А

AА

AB

, (4)

де 1M – маса рами машини; 2M – маса рухомої

рами; 11I – момент інерції рами машини в поздо-

вжньо-вертикальній площині; 12I – момент інерції

рами машини в поперечно-вертикальній площині;

21I – момент інерції рухомої рами в поздовжньо-

вертикальній площині; 22I – момент інерції рухо-

мої рами в поперечно-вертикальній площині; 32I

– момент інерції переднього мосту в поперечно-вертикальній площині; 3 – швидкість кутових ко-

ливань переднього мосту в поперечно-вертика-льній площині.

Потенційна енергія об’єкта:

,)()( 221

222111 iiAA ZClZGlZGП (5)

де 1G – вага рами машини; 2G – вага рухомої

рами; iC – коефіцієнт радіальної жорсткості

і-го колеса; iZ – повна радіальна деформація

і-го колеса: iii ZZZ , (6)

де iZ – координата поверхні поля, що дефор-

мована колесом в середній точці його контакту;

Z – координата нижньої точки недеформова-ного колеса, що обумовлена положенням ма-шини в просторі.

Потенційна енергія об’єкта, з урахуванням (6), складає:

),()()(

)()(

))(()(

))((2

)())((

)()(

10912

8731109

4512

102

921

874412

82

721

425

241

22

21

21

23

25

24

31

243

222111

ZZbCZZbCZZ

alZCZZC

ZZalZCZZC

ZаlClCbCbC

lClCaZlC

lZGlZGП

з

п

AЗЗ

Aпп

Aзпзп

зпAп

AA

(7)

де пС і зС – коефіцієнти радіальної жорсткості

відповідно передніх і задніх коліс. Дисипативна функція:

,)()( 26

1212

21

jj рiі ZdZdФ (8)

де id – коефіцієнт опору деформації колеса, для

передніх коліс пd , для задніх – зd ; рd – коефіці-

єнт опору деформації ґрунту викопуючим орга-

ном; jZ – швидкість деформації ґрунту викопу-

ючим органом ( j знаходиться в інтервалі 1…6):

jjj ZZZ , (9)

де jZ – координата недеформованої поверхні

ґрунту в зоні викопуючого органу; jZ – коорди-

ната нижньої точки викопуючого органу. Дисипативна функція з урахуванням (9),

прийме вид:

]}.)(6[

])()

[(])(

)[({

6

152

2125110

21251

92

31418

2314172

1

j jAр

A

AзA

Aп

ZlZd

вlZZвl

ZZdвlZZ

вlZZdФ

(10)

Узагальнені сили визначаються з залежнос-тей виду:

6

1j jZ FQA

, (11)

1098741FFFFaQ , (12)

6

1

6

1

6

1331 j jj j jxj MFlFaQ , (13)

,01Q (14)

)](5,2)(5,1)(5,0[ 1625342 FFFFFFsQ , (15)

,03 Q (16)

де jF – вертикальна складова взаємодії викопу-

ючих органів з ґрунтом; 7F і 8F – сили опору пе-

рекочування передніх коліс; 9F і 10F – сили взає-

модії ведучих коліс з ґрунтом; xjF – горизонта-

льна складова взаємодії викопуючих органів з





ґрунтом; jM – моменти взаємодії викопуючих ор-

ганів з ґрунтом. Вертикальна складова взаємодії опорного ко-

леса з ґрунтом утворює колію глибиною і :

іcZсF riiкi 6 , (17)

де ric – коефіцієнт, що залежить від властивос-

тей ґрунту і величини площі контакту, (для перед-нього колеса – rпc , для заднього колеса – rзc ).

ii ZZi , (18)

де iZ – координата поверхні поля до деформації

колесом в середній точці контакту. З рівняння (17) отримаємо:

rii

iriiii cc

ZcZcZ

. (19)

Вертикальна складова взаємодії викопую-чого органу з ґрунтом складає: jрj hcF , (20)

де рc – коефіцієнт жорсткості деформації ґрунту

викопуючим органом; jh – глибина ходу викопу-

ючого органу: jjj ZZh , (21)

де jZ – координати нижніх точок викопуючих ор-

ганів; jZ – координати поверхні поля в зоні вико-

пуючих органів. Горизонтальна складова і момент взаємодії

викопуючого органу з ґрунтом складає: jxxj hcF , (22)

jj hcM , (23)

де xc – коефіцієнт жорсткості ґрунту при його де-

формації викопуючим органом по вісі Х ; c – ко-

ефіцієнт опору обертальному руху викопуючого органу (для активних дискових копачів).

Вирази (20), (22) і (23) наведені з урахуван-ням сталої робочої швидкості машини, сталої ку-тової швидкості кoпачей і сталих фізико-механіч-них властивостей ґрунту.

Продиференціюємо вирази (4), (7) і (10) за узагальненими координатами AZ , 1 , 2 , 1 ,

2 , 3 підставимо їх у (1) з урахуванням (19) і

значень узагальнених сил (11) – (16). Зауважимо, що при сталій швидкості:

87109

6

1FFFFF

j xj . (24)

Розглянемо рух об’єкту регулювання в відхи-леннях по відношенню до сталого режиму. При сталій швидкості машини під дією її ваги дефор-муються рельєф і пневматичні колеса на сталу величину, коливання машини відбуваються під дією відхилень від середнього значення вихід-ного рельєфу поверхні поля.

Запишемо систему рівнянь, що описують рух об’єкту в відхиленнях від встановленого режиму. Узагальнені координати та вхідні дії наведено в відхиленнях від встановленого режиму, тобто

AA ZZ ... 33 , 11 ZZ … 1010 ZZ . Знак для спрощення запису опустимо:

)],()([22

)],(5,2)(5,1)(5,0[)(5,17

)],()([22

,6)(

)(6)(36)()(

636)(

,)](

)([)]()([6)3

(2)(2)(2

)(2)(

,6

)]()([

)]()([6

36)(2)(2)3

(2)18(2

,6

)]()([

)]()([6

36)(2)(2)3

(2)18(2

87871

3213

213323

1625

342

2222

10910432

32213

221121

6

1

6

133

3

2233

3223221

2222

6

13109

109587

8743424

4545

1125

251

25

24111

2111

6

1

6

1

109109

878732

3222251

511

6

1

6

1

109109

878732

3222251

511

ZZcZZdcbcсbсcdbI

ZZZZZZsсscI

ZZcZZdcbcсbcdbI

ZldZсlcса

cсасlZсdZlMZcсасl

lldIrM

ZcaZZc

ZZdclZZcZZdcllacca

сlссlсZсldсldZlMZсlссlс

сldсldIrM

ZcZd

ZZcZZdc

ZZcZZdсcl

dllMсlссlссldсldMсссссZdсdсdZMZ

ZcZd

ZZcZZdc

ZZcZZdсcl

dllMсlссlссldсldMсссссZdсdсdZMZ

ппп

пппп

рр

зз

зз

j j jрjрxз

xзрAзрA

Axр

р

j jxз

ззп

ппxx

ппззAппззA

Aззпп

ззпп

j jрj j

ззз

пппр

рпппзз

пппззрзз

ппAрззппAA

j jрj j

ззз

пппр

рпппзз

пппззрзз

ппAрззппAA

(25)

де ;21 МММ ;)( гппгпп сссс .)( гззгзз сссс

У символьній формі система рівнянь (25) має вигляд:

,)1()(,)(

,)1()(

,)1()()(

,)1()1(

)()(

,)1()1()1(

)()(

111310

529

322218

6

14726

6

143252141

23514

6

1332211

23121

п

j

j jA

j jп

A

j jп

A

ZPTbKPDFZKPD

ZPTbKPD

ZPTZPDPD

ZKZPTlKZPTlK

KZPDPD

ZPTZPTKZPTK

PDDZPD

(26)




де 1)( 22 PTPTPD ijiji ( ijT – сталі, що мають

розмірність часу); 87 ZZZп ; 1093 ZZZ ;

87 ZZZп ; 1093 ZZZ ; )( 34 ZZFZ j

)()( 1625 ZZZZ .

Для визначення передавальних функцій, систему рівнянь (25) представимо в змінних по Лапласу:

),()()(

),()()(

),()()(

),()(

)()()()()(

),()(

)()()()()(

),()(

)()()()()(

63

52

41

6

133

332312

6

123

322211

6

113

31211

SZSWS

SFZSWS

SZSWS

SZSW

SZSWSZSWS

SZSW

SZSWSZSWS

SZSW

SZSWSZSWSZ

п

j

З

j j

п

j j

п

j j

пA

(27)

де ijW – передавальні функції по збурюючим

впливам для відповідних узагальнених координат.

Відповідно до рис. 1 та 2, можна записати:

.,

21

21

(28)

Як зазначалося вище, рухлива pамa крі-питься до pами машини за допомогою сферич-ного шарніра А і двох гідроциліндрів. Гідроцилін-дри, які є складовими частинами контурів автома-тичного peгулятopу, по командам від відповідних датчиків здійснюють переміщення рухомої рами відносно рами машини. Отже, за відсутності керу-ючих впливів на гідроциліндри const і

const , а при відпрацюванні сигналу від дат-

чика будь-якого з контурів регулятора різниця ку-тів змінюється.

Висновки. Рівняння (27) і (28), що описують рух об’єкта, застосовані при розрахунку парамет-

рів системи автоматичного регулювання заглиб-лення робочих органів коренезбиральної ма-шини. Випробування макетних зразків САР3 підт-вердили правильність обраних параметрів регу-лювання. Характер перехідного процесу системи аперіодичний. Система стійка при робочій швид-кості машини в діапазоні 6 - 8 км/год і заданій гли-бині ходу викопуючих органів в діапазоні 6 - 9 см. Час запізнювання системи складає 0,1 с, а сере-дня споживана потужність від гідросистеми ма-шини – 2,2 кВт. Середньоквадратичне відхилення глибини ходу викопуючих органів від заданої не перевищує 0,6 см. Агротехнічна оцінка показала зменшення кількості втрат коренів на 1,5% в по-рівнянні з серійною коренезбиральної машиною.


1. Поляшенко С.О. Підвищення якості коре-

неплодів цукрового буряка в технологічному про-цесі збирання / Поляшенко С. О., Єсіпов О.В., Жи-харєв М.В., Поляшенко В.С. // Механізація сільсь-когосподарського виробництва: Вісник ХДТУСГ – Х.: ХДТУСГ, 2007. – Вип. 59. – т.2. – С. 35 - 41

2. Парфенов В.Я. К вопросу разработки мо-дели объекта для системы автоматического ре-гулирования заглубления выкaпывaющих орга-нов корнеубoрочной машины / В.Я. Парфенов // Сб. науч. трудов ВИСХОМ – М.: 1987. – C. 22 - 31.

3. Тырнов Ю.А. Повышение эффективности использования агрегатов на возделывании и убо-рке сахарной свеклы [Текст] / Ю.А. Тырнов. – Во-ронеж, 1999. – 209 с.

4. Механизация производства сахарной све-клы / под ред. Л.В. Погорелого. – 2-е изд., пере-раб. и доп. – К: Урожай, 1991. – 184 с.

5. Калінін Є.І. Формування умови стійкості лінійної системи при випадкових збуреннях її параметрів / Є.І. Калінін, В.М. Романченко, Г.П. Юр’єва // Технічний сервіс агропромисло-вого, лісового та транспортного комплексів – 2017. – № 7. – С. 100 -108.

Анотація

Динамика корнеуборочной машины с системой поддержания глубины хода рабочих органов

Е. И. Калинин, С.А. Поляшенко, А.В. Есипов

Главным критерием дальнейшей интенсификации современного развития сельскохозяйственного производства является материально-техническая база механизации всех производственных процессов на основе внедрения ресурсосберегающих технологий уборки сельскохозяйственных культур. Одним из основных признаков, характеризующим прогрессивную технологию, является значительное уменьшение энергетических ресурсов, которые свойственны технологической операции выкапывания корнеплодов.





С другой стороны, развитие современного машиностроения характеризуется повышением мощно-стей корнеуборочных машин, что приводит к интенсификации выполнения технологического процесса, и, как следствие, более жестким условиям эксплуатации самих машин. Кроме того, достаточно акту-альной остается проблема уменьшения потерь и повреждаемости корнеплодов и обеспечения надеж-ности выполнения операции выкапывая узлами корнеуборочной машин, среди которых особое место занимают диски копачей. Для решения поставленного вопроса необходимо постоянно совершенство-вать не только саму систему рабочих органов машин, предназначенных для выкапывания корнеплодов, а и динамику ее функционирования.

В статье на основе уравнений Лагранжа второго рода получена система дифференциальных урав-нений, описывающая движение корнеуборочной машины с учетом возможности поддержания заданной глубины хода рабочих органов. Решением полученных уравнений установлено, что при выполнении технологической операции в системе автоматического регулирования заглубления наблюдается пере-ходный процесс, который имеет апериодический характер. Кроме того, установлено, что система при-обретает устойчивость при рабочей скорости машины в диапазоне от 6 до 8 км/ч и при глубине движе-ния выкапывающих органов на уровне 6…9 см (среднее отклонение глубины хода от заданного значе-ния составляет 0,6 см). Время запаздывания системы автоматического регулирования заглубления со-ставляет 0,1 с, а средняя потребляемая от гидросистемы машины мощность не превышает 2,2 кВ. Рас-четами установлено, что выход машины на устойчивый технологический процесс позволяет уменьшить количество потерь корнеплодов на 1,5% по сравнению с машиной, которая выполняет технологический процесс с серийными показателями.

Ключевые слова: корнеуборочная машина, мехатронная система, глубина хода рабочих органов, уменьшение потерь корнеплодов. Abstract


E.I. Kalinin, S.A. Polyashenko, A.V. Esipov

The main criterion for further intensification of the modern development of agricultural production is the material and technical basis for mechanization of all production processes based on the introduction of re-source-saving technologies for harvesting crops. One of the main features characterizing progressive technol-ogy is a significant reduction in energy resources, which are characteristic of the technological operation of digging out root crops.

On the other hand, the development of modern machine-building is characterized by an increase in the capacity of root-harvesting machines, which leads to intensification of the technological process and, as a result, to more severe operating conditions of the machines themselves. In addition, the problem of reducing the losses and damage to root crops and ensuring the reliability of the operation by digging out the roots of the root harvesting machines, among which the special place is occupied by the discs of the diggers, remains quite topical. To solve this problem, it is necessary to constantly improve not only the system of working organs of machines intended for excavating root crops, but also the dynamics of its functioning.

In the paper, based on Lagrange's equations of the second kind, a system of differential equations is obtained that describes the motion of the root-harvesting machine, taking into account the possibility of main-taining a given depth of motion of the working organs. The solution of the equations obtained shows that when a technological operation is performed in the system of automatic regulation of burial, a transient process is observed, which has an aperiodic character. In addition, it is established that the system acquires stability at an operating speed of the machine in the range from 6 to 8 km / h and with a depth of movement of the digging organs at a level of 6…9 cm (the average deviation of the stroke depth from the set value is 0.6 cm). The delay time of the automatic depth control system is 0.1 s, and the average power consumed by the hydraulic system of the machine does not exceed 2.2 kV. Calculations established that the output of the machine to a stable technological process can reduce the number of root crop losses by 1.5% compared to the machine that performs the technological process with serial indicators.

Keywords: root-harvesting machine, mechatronic system, working depth of working bodies, reduction of root crop losses.

Представлено від редакції: М.А. Подригало / Presented on editorial: M.A. Podrygalo Рецензент: М.Ю. Шуляк / Reviewer: M.Ju. Shuljak Подано до редакції / Received: 26.05.2017

О.В. Левчук, А.Я. Здобицький 69 O.V.Levchuk, A.Y.Zdobytskij



УДК 631.313.021: 631.316.022

Відновлення робочих органів ґрунтообробних знарядь електродуговим навуглецьовуванням

О.В. Левчук, А.Я. Здобицький

Львівський національний аграрний університет (м. Львів, Україна), [email protected]

У статті наведено огляд та аналіз існуючих способів підвищення зносостійкості робочих орга-

нів сільськогосподарських машин ручним дуговим наплавленням, автоматичним під флюсом чи в захисному середовищі газів, плазмовим або індукційним наплавленням.

Обґрунтовано можливість підвищення зносостійкості нових чи відновлення спрацьованих робочих органів ґрунтообробних машин із застосуванням доступного для широкого загалу зварювального обладнання та використання менш дороговартісних матеріалів. Оскільки, зниження затрат на поверхневе зміцнення чи відновлення робочих поверхонь сільськогосподарської техніки відбувається за рахунок підвищення твердості різних типів сталей на основі насичення їх вуглецем під час горіння електричної дуги на зворотній полярності між вугільним електродом і залізною деталлю. Описано особливості технологічного процесу навуглецьовування сталей за використання оміднених графітового та вугільного електродів різного діаметру, загострених під кутом 60 градусів.

Експериментально досліджено режими навуглецьовування зразків конструкційної сталі та окреслено шляхи підвищення стабілізації горіння електричної дуги на основі іонізації хімічного еле-менту та запропоновано процес активації електродів солями калію, а саме карбонатом (К2СО3). Наведено результати зміцнення оброблюваних поверхонь різними способами та встановлено гра-фічну залежність міцності матеріалу від кількості проходів вугільним чи графітовим електродами за величини струму в межах від 135 до 145 А. Також експериментально встановлено, що із засто-суванням активованого графітового електрода покращується стійкість горіння дуги, а відповідно і підвищується твердість отриманого покриття (до 61 HRC). Обґрунтовано доцільність зміни існую-чого способу активації електроду, для підвищення його ресурсу роботи.

Ключові слова: електрична дуга, електрод, зміцнення, навуглецьовування, наплавлення,

полярність струму, робочі органи, твердість.

Постановка проблеми та її актуальність. В агропромисловому виробництві застосовується значна кількість машин, робочі органи яких взаємодіють із ґрунтом. До них належать такі знаряддя і машини: а) для передпосівного обробітку, б) для сівби, в) для догляду за по-сівами, г) машини для збирання коренебуль-боплодів. В процесі їх експлуатації відбувається активне абразивне спрацювання поверхонь робочих органів. Аналогічне явище відбувається з робочими органами землерийних машин, що використовуються в меліорації і будівництві. Проблема ускладнюється тим, що ринок сільськогосподарських машин, а також і їх комплектуючих його представлено доволі широко (майже стихійно). Проте інколи окрім зразків деталей відомих виробників в наявності є неліцензовані вироби або зразки бувші в користуванні. Найчастіше з такими випадками стикаються власники невеличких фермерських господарств, оскільки зазвичай виникають причини економічного характеру.

Тому вирішення питань відновлення робочих органів ґрунтообробних знарядь є актуальним, як

для дірбного так і для крупнотоварного виробництва.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання підвищення зносостійкості робочих ор-ганів ґрунтообробних машин вивчається впро-довж тривалого часу і йому присвячено велику кі-лькість праць і наукових розробок. Так, напри-клад лемеші плугів виготовляють із сталі Л-53, Л-65, а лапи культиваторів із сталі 65Г. Для збіль-шення їх робочого ресурсу край леза гартують і наплавляють твердими сплавами типу сормайт, реліт або інші, що містять вуглець, хром, нікель, вольфрам або його карбід [1, 2]. Завдяки цьому леміш набуває також властивості самозагострю-вання. Також відоме зміцнення лемешів, зубів бо-рін спеціальними електродами Е1-300 і Н6-60 [2]. Аналогічно відновлюють та зміцнюють відвали каналокопачів, шнеки екскаваторів-каналокопа-чів, ножі для скошування рослинності використо-вуючи тверді сплави та електроди Т-620, ОЗН-300 або ОЗН-350 [2, 6]. Наплавлення вказаних матеріалів може здійснюватися ручним дуговим наплавленням, автоматичним під флюсом або в захисному середовищі газів, плазмовим або ін-

70 Відновлення робочих органів ґрунтообробних знарядь електродуговим навуглецьовуванням

Restoration of the working bodies of cultivating tools by electric arc carbonization

© О.В. Левчук, А.Я. Здобицький, 2017

© O.V.Levchuk, A.Y.Zdobytskij, 2017

дукційним наплавленням [3]. При цьому викорис-товують також наплавлення порошкоподібних твердих сплавів вугільним електродом на прямій полярності струму [6, 7]. Використовують напла-влення твердих сплавів полум’ям ацетиленового пальника [4].

Постановка завдання. Вказані вище спо-соби зміцнення і відновлення робочих органів ґрунтообробних машин потребують дороговарті-сних матеріалів і обладнання, що є малодоступ-ними в умовах індивідуального фермерського го-сподарства. Отже необхідно дослідити можли-вість зміцнення нових і відновлення спрацьова-них робочих органів ґрунтообробних машин із за-стосуванням доступного обладнання та недоро-говартісних матеріалів.

Виклад основного матеріалу. Способи під-вищення твердості, а відповідно і зносостійкості знарядь та інструментів, зокрема ґрунтооброб-них, виготовлених на основі сплаву залізо-вуг-лець відомі з моменту винайдення способу видо-бування заліза. Вироби насичували вуглецем в ковальському горні, виплавляли тигельну сталь змішуючи крицю і деревне вугілля, також створю-вали високоміцні вироби шляхом ковальського зварювання високовуглецевих і низьковуглеце-вих заготовок. Сучасним аналогом цих способів підвищення твердості та зносостійкості деталей є цементація [8]. Ці технології були дещо складні-шими, дорогими і використовувались лише за особливих потреб.

Серед відомих доступних способів зміцнення деталей є їх навуглецьовування під час горіння електричної дуги між поверхнею і вугільним еле-ктродом. Відомо, що під час горіння електричної дуги прямої полярності ((+) – на деталь (–) – на електрод) між металевою деталлю і вугільним, або графітовим електродом відбувається плав-лення деталі, але ступінь насичення її вуглецем є незначним. Цей спосіб використовується також і для зварювання тонколистової сталі та кольоро-вих сплавів [10]. Якщо змінити полярність, мате- ріал шва (тобто проплавленого електричною ду-гою шару поверхні деталі) інтенсивно насичу-ється вуглецем. В результаті охолодження деталі за рахунок швидкого відведення тепла в масу ме-талевої деталі на її шарі, що зазнав термічної дії електричної дуги формується структура металу, насичена вуглецем, властивостями якої є висока твердість (50-60HRC) і зносостійкість. Практич-ному поширенню даного способу зміцнення пере-шкоджає те, що електрична дуга між вугільним електродом і залізною деталлю на зворотній по-лярності є нестабільною, тобто часто перерива-

ється [5]. Тому нами було запропоновано та екс-периментально перевірено можливість вдоскона-лення процесу навуглецьовування поверхонь ро-бочих органів ґрунтообробних знарядь.

Навуглецьовування зразків здійснювали на пластинах товщиною 4 мм, що виготовлені з конс-трукційної сталі Ст.3. В якості джерела живлення використано систему із зварювального трансфо-рматора та падаючої зовнішньої вольтамперної характеристики, оснащеної баластним резисто-ром, однофазним напівпровідниковим випрямля-чем і згладжувальним фільтром, що в свою чергу складався з батареї конденсаторів. Величина струму дуги контролювалась амперметром із шу-нтом. В дослідженнях використовувались омід-нені вугільні та графітові електроди різного діа-метру (рис. 1), загострені під кутом 60 град.

Рис. 1 Оміднені вугільні та графітові електроди

Оскільки метою процесу є навугле-цьовування то полярність вибрано зворотною. Для підвищення стійкості горіння дуги було вжито ряд заходів, зокрема, що одним з факторів який суттєво впливає на можливість виникнення та стабільності горіння електричної дуги є власти-вості матеріалів електродів між якими вона вини-кає. Конкретно йдеться про потенціал іонізації хімічного елементу, що є основою електроду. Так для заліза він становить 7,9 електронвольт, для вуглецю – 11,264, для лужних металів суттєво менше. Для калію наприклад, цей параметр ста-новить 4,339 [6].

На основі чого стає зрозуміло те, внаслідок чого електрична дуга між вугільним електродом і залізною деталлю є нестабільною, а особливо на зворотній полярності. Для підвищення стійкості горіння дуги, а відповідно і рівномірного наву-глецьовування зразків здійснювалось насичення електродів солями калію (активація), а саме кар-бонатом (K2CO3). Для цього по осі стержня елек-трода було просвердллено отвір діаметром 1,4 мм на довжину близько 16 мм, що заповнювався зволоженою сіллю.




Рис. 2 Загальний вигляд взірця після обробки

вугільним електродом

Рис. 3. Загальний вигляд взірця після обробки

графітовим електродом

Рис. 4 Загальний вигляд взірця після обробки

графітовим електродом із флюсом

Після цього електрод протягом 1,5 години просушувався в жаровій шафі за температури 120о-140оС. По поверхні кожного із взірців вугіль-ним чи графітовим електродами (рис. 2 - 4) по-чергово здійснено по кілька проходів електичною дугою за яких величина струму знаходилась в межах від 135 до 145 А.

Для перевірки міцнісних параметрів повер-хонь навуглецьованих зразків використовували метод Роквела та твердомір марки 2140 ТР (рис. 5). Вимірювання твердості зразків здійс-нювали згідно інструкції твердоміра та у відпо-

відності до чинних вимог згідно ДСТУ ISO 6508-1:2013 (ISO 6508-1:2005, IDT) .

На основі проведених експериментальних досліджень за отриманими середніми значен-нями побудовано графічні залежності твердості поверхні деталі від кількості проходів по ній еле-ктродом (рис. 6).

Рис. 5. Загальний вигляд твердоміра

(марка 2140 ТР).

З отриманої графічної залежності (див. рис 6) випливає, що твердість пластин в місцях, що не підлягали обробці становила 14 HRC. Проте твердість обробленої поверхні першого зразка (обробка здійснювалась вугільним електродом) становила 43-46HRC, обробленої поверхні дру-гого зразка (обробка здійснювалась графітовим електродом) становила 54-61 HRC, а третій зразок, що обробляли вугільним електродом попередньо нанісши на поверхню флюс (суміш вугільного порошку (С), білого піску (SiO2) та прожареної бури (Na2B4O7)) твердість в цьому випадку становила 51-56HRC.

72 Відновлення робочих органів ґрунтообробних знарядь електродуговим навуглецьовуванням


© О.В. Левчук, А.Я. Здобицький, 2017

© O.V.Levchuk, A.Y.Zdobytskij, 2017

Висновки. 1. На основі отриманих результатів дослі-

джень підтверджено гіпотезу щодо мож- ливості зміцнення робочих органів сільськогоспо-дарських машин в умовах невеликих фермерсь-ких господарств

2. Найбільшу твердість (близько 61 HRC) було отримано за застосування активованого графітового електроду, окрім цього, також

спостерігалась найбільша стійкість горіння елек-тричної дуги.

3. Для подовження ресурсу роботи електроду доцільно замінити існуючий спосіб активації, оскі-льки він є недостатнім.

4. Для підтвердження отриманих результатів досліджень необхідна перевірити практично зно-состійкість обробленого даним способом робо-чого органу.

Рис. 6. Графічна залежність твердості поверхні деталі від кількості проходів електродом:

1 – обробка вугільним електродом, 2 – обробка графітовим електродом, 3 – графітовим електродом з використанням флюсу

Література 1. Белкин П.Н. Электрохимико-термическая

обработка металлов и сплавов / П.Н. Белкин // – М.: Мир, 2005. – 336 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е узд. Перераб. и доп. / А.П. Гуляев // – М.: Металлургия, 1986, – 544 с.

3. Гуменюк І.В. Технологія електродугового зварювання / І.В. Гуменюк, О.В. Іваськів, О.В. Гу-менюк // К.: Грамота. 2006. – 512 с.

4. Китаев А.М. Дуговая сварка / А.М. Китаев // М.: Машиностроение, 1979, – 240 с.

5. Кондратьев Е.Т. Восстановление наплав-кой деталей сельскохозяйственных машин / Е.Т. Кондратьев, В.Е. Кондратьев. – М.: Агропро-миздат, 1989. – 95 с.

6. Морозов В.А. Справочник сварщика и рез-чика / В.А. Морозов, Л.В. Морозова // Кишенев: Картя Молдовеняскэ, 1988. – 284 с.

7. Новиков B.C. Повышение износостойкости рабочих органов плуга наплавкой керамическими материалами / B.C. Новиков, И.А. Беликов // Ре-монт, восстановление, модернизация. – №11. – 2002. – С.37- 40.

8. Петров И.В. Износостойкая наплавка в ре-монте машин / И.В. Петров // Прил. К журналу-приложению «Техника в сел. хоз-ве». – М.: Агро-промиздат, 1988. – 118 с.

9. Сільськогосподарські та меліоративні ма-шини / За ред. Д.Г. Войтюка. – К.: Вища освіта, 2004, 544 с.

10. Сорокин В.М. Основы триботехники и упрочнения поверхностей деталей машин / В.М. Сорокин, А.С. Курников – Н.: Новгород: ВГАВТ, 2006 – 296 с.

11. Ткачев В.Н. Методы повышения долго-вечности деталей машин / В.Н. Ткачев // – М.: Ма-шиностроение, 1971. – 272 с.

12. Шенфельд В.Й. Наплавлення на сталеві деталі зносостійких високовуглецевих покриттів / В.Й. Шенфельд // Зварювання та спорідненні процеси: матеріали V всеукраїнської науково – технічної конференції молодих учених та спеціалістів. – Київ, 2009. – 122 c.

13. Шехтер С.Я. Наплавка металлов/ С.Я. Шехтер, А.М. Резницкий // М.: Машиностро-ение, 1982. – 71 с.

14. Юзвенко Ю.А. Наплавка (Курс лекций для специалистов-сварщиков) / Ю.А. Юзвенко // – К.: Наукова думка, 1976. – 59 с.




Аннотация

Восстановление рабочих органов почвообрабатывающих орудий электродуговым науглероживанием

А.В. Левчук, А.Я. Здобицький

В статье наведено обзор и анализ существующих способов повышения износостойкости рабочих органов сельскохозяйственных машин ручной дуговой наплавкой, автоматической под флюсом или в защитной среде газов, с помощью плазменного или индукционного нагрева.

Обоснована возможность повышения износостойкости новых или восстановления изношенных ра-бочих органов почвообрабатывающих машин с применением доступного большинству пользователей сварочного оборудования и менее дорогостоящих материалов. Указано, что эффект от снижения за-трат на поверхностное упрочнение или восстановление рабочих поверхностей сельскохозяйственной техники происходит за счет повышения твердости различных типов сталей благодаря насыщению их углеродом при горении электрической дуги на обратной полярности между угольным электродом и же-лезной деталью. Описаны особенности технологического процесса науглероживания поверхности ста-лей при использовании омеднённых графитового и угольного электродов различного диаметра, зато-ченных под углом 60 градусов.

Экспериментально исследованы режимы науглероживания образцов конструкционной стали, а также намечены пути повышения стабильности горения электрической дуги путем применения хими-ческого элемента с низким потенциалом ионизации и предложен процесс активации электродов солями калия, а именно карбонатом (К2СО3). Приведено результаты упрочнения обрабатываемых поверхно-стей различными способами и установлена линейная зависимость прочности материала от количества проходов угольным или графитовым электродами при величине тока в пределах от 135 до 145 А. Также экспериментально установлено, что с применением активированного графитового электрода улучша-ется устойчивость горения дуги, а соответственно и повышается твердость полученного покрытия (до 61 HRC). Обоснована целесообразность изменения существующего способа активации электрода для повышения его ресурса работы.

Ключевые слова: электрическая дуга, электрод, упрочнение, науглероживание, наплавка, по-лярность тока, рабочие органы, твердость. Abstract


O.V. Levchuk, A.Y. Zdobytskij

This article provides an overview and analysis of the existing methods for increasing the wear resistance of agricultural machinery by manual arc welding, automatic submerged arc welding or protective gas environ-ment, plasma or induction welding.

In the article, we have justified the possibility to increase the durability of new or renewal of worn out working bodies of tillage machines, using publicly available welding equipment and less expensive materials. Since the reduction in costs for surface hardening or restoration of working surfaces of agricultural machines becomes possible by increasing hardness of different types of steels based on saturation of carbon during combustion in electric arc on the reverse polarity between the carbon electrode and an iron piece. Here we describe the features of the steel carbonization process with the use of cupric graphite and carbon electrodes of different diameter, pointed at an angle of 60 degrees.

We experimentally investigated the carbonization modes samples of structural steel and pointed out the ways of increasing the stabilization of electric arc burning based on ionization of the chemical element and proposed the activation process of electrodes by potassium salts, such as carbonate (K2CO3). We have also presented the results of the machined surfaces strengthening in different ways and installed the tracker strength of the material passes from the number of carbon or graphite electrodes for the current value in the range of 135 to 145 A. We have also experimentally found that the use of activated graphite electrode improves the stability of the arc, and therefore increases the hardness of the coating up to (61 HRC). We have justified the expediency change of the existing mode of activation of the electrode to increase its service life.

Keywords: electric arc, electrode, strengthening, carbonization, surfacing, the polarity of the current, working bodies, hardness.

Представлено від редакції: В.А. Войтов / Presented on editorial: V.A. Voitov Рецензент: Р.Д. Кузьминський / Reviewer: R.D. Kuzmynskyi Подано до редакції / Received: 21.05.2017

74 Вдосконалення робочих органів для підрізання та підйому ґрунту …

Improvement of working bodies for cutting and rising the soil of a rope-separation machine

© Ю.М. Сиромятников, 2017

© Yu.N. Syromyatnikov, 2017

УДК 631.316.6

Вдосконалення робочих органів для підрізання та підйому ґрунту розрихлювально-сепаруючою машиною

Ю.М. Сиромятников


імені Петра Василенка (м.Харків, Україна)

Предметом дослідження є процес функціонування робочих органів ґрунтообробної розрихлю-вально-сепаруючої машини яка змінює структуру і щільність оброблюваного шару ґрунту відпо-відно до вимог агрономічної науки. Об'єктом дослідження є дискові елементи підйомно-підрізаю-чого пристрою, які дозволяють істотно підвищити ефективність технологічного процесу руху ґрунту по лемешу при одночасному зниженні питомої енергоємності процесу. При виконанні роботи ви-користовували теоретичні дослідження з використанням механіко-математичного моделювання взаємодії робочих органів з ґрунтом. Вихідна інформація для обґрунтування дослідження отри-мана шляхом аналізу літературних джерел. Актуальність полягає в тому, що одночасне викорис-тання паралельно розташованих вільно обертових плоских дисків разом з лемешем дозволить удосконалити методи передпосівної обробки ґрунту для поліпшення його агротехнічних якостей. Запропоновано математичну модель взаємодії плоских вільно обертових дискових робочих орга-нів з ґрунтом, які відривом відокремлюють пласт ґрунту від масиву. Дана модель дозволяє визна-чити складові результуючої реакції ґрунту на секціях ґрунтообробних розрихлювальне-сепарую-чих машин, оснащених подібними робочими органами. Проведено аналіз впливу окремих геомет-ричних параметрів на величину сил тертя площі зовнішньої поверхні ротаційного ґрунтообробного органу. Цільова група споживачів інформації в статті - конструктори, фахівці займаються розроб-кою ґрунтообробних робочих органів.

Ключові слова: розрихлювально-сепаруюча машина, робочі органи, сепаруюча решітка,

сили тертя, підйом ґрунту відривом, напрямні диски.

Вступ. Проблеми зниження негативного впливу способів механізованого обробітку ґрунту і витрат енергії на її проведення виникли в першій половині минулого століття і є актуальними в міру збільшення інтенсифікації виробництва і маси сільськогосподарської техніки. Сучасні світові те-нденції на отримання екологічно чистої продукції вимагають хоча б часткової відмови від хімічних засобів боротьби з бур'янами. Робочі органи ґрунтообробних машин не забезпечують раціо-нального впливу на грунт з точки зору агрономіч-ної науки і еколого-економічних вимог. Тому для вдосконалення процесів обробки ґрунту необ-хідний комплексний підхід до питань зменшення руйнування робочими органами машин і знарядь структури ґрунту і розробки технологічних про-цесів, що забезпечують оптимізацію її агрофізич-них властивостей і вдосконалення технологій ви-рощування сільськогосподарських культур з ме-тою зниження витрат енергії на одиницю отрима-ної продукції.

Постановка задачі. Секція ґрунтообробної розрихлювально-сепаруючої машини, оснащена плоскими вільно обертовими дисковими робо-чими органами [1], була запропонована як аль-тернатива існуючим конструкціям з метою підви-щення ефективності технологічного процесу руху ґрунту по лемешу при одночасному зниженні пи-томої енергоємності процесу.

У ґрунті при обробці традиційними ґрунтооб-робними знаряддями і машинами розвивається складний напружений стан від спільної дії дефор-мацій стиснення, розтягування і зсуву. При цьому превалює деформація стиснення і зсуву.

Оскільки ґрунти відносяться до анізотропних матеріалів з міцністю при розтягуванні значно меншою, ніж міцність при стисненні, доцільно створювати робочі органи, що відривають грунт від масиву.

Аналіз останніх досліджень. Дослідженням процесів взаємодії робочих органів з ґрунтом зай-малося багато вчених: В.П. Горячкин, П.М. Васи-ленко, Т.М. Синьооков, В.І. Ветохін, В.А. Дуб-ровін, В.Ф. Пащенко та ін.

На підставі проведених досліджень розроб-лено шляхи вдосконалення технологічних про-цесів обробки ґрунту, зниження енергоємності та збереження її родючості.

Робота плоского вільно обертового диска, по-в'язана як з поступальним, так і з обертовим ру-хами. Питання кінематики дискових робочих ор-ганів знайшли досить повне рішення в роботах різних авторів. Теоретичні дослідження процесу взаємодії з ґрунтом пасивного суцільного диска, що рухається в своїй площині, беруть свій поча-ток з робіт італійського вченого Нерло-Нерлі [2, 3], що вперше розглянув задачу визначення си-лових характеристик взаємодії диска з ґрунтом.

Ю.М. Сиромятников 75 Yu.N. Syromyatnikov



Професор Є.М. Гутьяр [4] розглянув задачу про кінематичний режим довільно заглибленого дискового плугового ножа, вільно встановленого на своїй осі обертання. Виходячи з того, що різ-ний характер кочення суцільних дисків в ґрунті визначається різним співвідношенням сил, що діють на них в площині їх обертання при тому чи іншому поєднанні геометричних параметрів, про-фесор П.С. Нартов визначив частку сили тертя від робочого опору, необхідну для того, щоб диск котився без буксування [5].

В роботі Т.С. Скакуна та Н.М. Флайшера [6] в результаті теоретичних досліджень отримано ви-раз головного моменту сил тертя об бічні по-верхні дискового робочого органу також тільки в припущенні заглиблення диска до його середини. Крім того, ними зроблено припущення, що тиск на елементарну площадку бічній поверхні диска прямо пропорційно відстані від цієї площадки до середини площини мікрорельєфу оброблюва-ного поля. З останнім припущенням також не можна повністю погодитися, так як в силу наяв-ності пружних і пластичних деформацій в ґрунті тиск на елементарні площадки диска, розташо-вані і в безпосередній близькості до поверхні ґрунту, також має величину, відмінну від нуля.

В роботі академіка М.Д. Лучинського [7] було відзначено, що обертання дискового ножа, що ру-хається в ґрунті, гальмується як моментом обу-мовленим тертям ґрунту об поверхню диска, так і моментом опорів, прикладених до ріжучої кромці диска, і був зроблений висновок, що дискові ножі можуть рівномірно обертатися при русі в ґрунті, лише в тому випадку, коли вони буксують.

Г.Н. Синьоков [8] проводив досліди в ґрунтовому каналі ВІСХОМа на мінеральному ґрунті. Отримані ним дані свідчать, що при роботі диска в ґрунті центр миттєвого обертання лежить нижче опорного діаметра, і диск котиться з ковзанням.

У дослідах С.К. Масюка [9, 10] на торф'яних ґрунтах з дисками різних діаметрів диски працювали з ковзанням, причому коефіцієнт ковзання збільшувався зі збільшенням глибини ходу дисків.

В.Ф. Пащенко в своїх дослідженнях обґрунту-вав профілі ґрунтообробних робочих органів ма-шини для створення раціональних агрофізичних властивостей ґрунту. Було отримано рівняння для визначення раціонального кута підйому ґрунту в залежності від його властивостей, які визначаються кутом тертя ґрунту об метал [11].

Як випливає з огляду робіт з дослідження пасивних дискових робочих органів, в силу відсутності загальної теорії їх взаємодії з ґрунтом багато питань, пов'язаних з функціонуванням дисків, не отримали належного теоретичного рішення.

Мета статті. Провести аналіз впливу на ве-личину сил тертя окремих геометричних пара-метрів площі зовнішньої поверхні крайніх дисків ротаційного ґрунтообробного органу розрихлю-вально-сепаруючої ґрунтообробної машини, що забезпечують мінімальні витрати енергії на підрізання і подачу ґрунту до розрихлювально-сепаруючого пристрою.

Основний матеріал. При русі ґрунто-обробної машини плоскі вільно обертові диски заглиблюються в грунт і перекочуються в ньому при переміщенні осі в напрямку обертання ротора. Обертальним рухом дисків, грунт, затиснутий між ними, відривається від масиву і далі рухається по лемішу [1].

Рис. 1. Принципова схема машини:

1 – крайній направляючий плоский диск; 2 – леміш; 3 – стійка; 4 – роторний робочий

орган; 5 – сепаруюча решітка; 6 – рама

На дисковий робочий орган діють сили тертя на бічних поверхнях. При цьому слід розрізняти внутрішні бічні поверхні диска, між якими грунт затискається, і зовнішні поверхні крайніх дисків (рис. 1). На внутрішніх поверхнях дисків сили тертя розвиваються тільки на їх передніх половинах, так як грунт розташований позаду місця відриву від ма-сиву (рис. 2, точка 0), рухається разом з дисками.

Визначимо сумарну силу бокового тертя трдля зовнішніх поверхонь двох крайніх дисків.

Напрямок результуючої тр визначимо шляхом геометричного додавання векторів елементарних сил тертя ґрунту об бічні поверхні диска (рис. 2).

76 Вдосконалення робочих органів для підрізання та підйому ґрунту …

Improvement of working bodies for cutting and rising the soil of a rope-separation machine

© Ю.М. Сиромятников, 2017

© Yu.N. Syromyatnikov, 2017

Рис. 2. Схема елементарних сил тертя, що діють на бокових поверхнях дискового

робочого органу

Виділимо на зануреній в грунт бічній поверхні диска зліва від вертикального діаметру довільну елементарну площадку . Елементарна сила тертя тр, що розвивається на цій площадці, буде спрямована перпендикулярно радіусу-век-тору 0К (К – точка, що належить елементу пло-щадки ). У правій частині диска може бути виділено площу /, яка симетрично розташо-вана з майданчиком відносно вертикального діаметру диска. Сила тр

/ , що розвивається на

площадці /, перпендикулярна 0К/. Після геометричного додавання елементарних

сил тр та тр/ бачимо, що їх результуюча спрямо-

вана горизонтально. Заглиблена в грунт частина диска симетрична відносно вертикального діа-метру. Отже й результуюча елементарних сил тертя тр буде також спрямована горизонтально.

Сила тертя, що діє на елемент площі кон-такту, дорівнює ТР (1) де – коефіцієнт тертя грунту о сталь (який вва-жаємо не залежним від швидкості); – тиск грунту на бічну поверхню диска, передбачене рів-номірно розподіленим.

Проекція сили dFтр на горизонтальну вісь буде дорівнювати

ТР cos (2) де – кутова координата.

Сила тертя визначиться інтегруванням ви-разу (2) по площі контакту диску з ґрунтом. Виб-равши в якості змінних інтегрування полярні ко-ординати ρ та ψ з центром 0 отримаємо

ТР 2 cos20

0

0 (3)

де – відстань між точкою 0, що залишається нерухомою в процесі інтегрування, та точкою К/ (рис. 2).

Площа елементу та, таким чи-ном, рівняння (3) матиме вигляд:

ТР 2 cos20

0

0 (4)

При зміні від 0 до інтегрування за змін-ною ρ виконується в межах від 0 до , при цьому

0 cos 0

.

При подальшому збільшенні від до 2⁄ зміна відбувається не по лінійній залежності, а по колу радіуса та 2 . Інтегруючи рівняння (4) по двох ділянках та підставляючи межі, визначимо результуючу сил тертя грунту на площі однієї щоки диску:

ТР ln

2 sin cos 2 (5)

Висновки. Отримано вираз який дозволяє аналітично визначити результуючу сил тертя грунту на площі зовнішньої поверхні однієї щоки плоского вільнообертового диску, проведено аналіз впливу на величину цих сил окремих гео-метричних параметрів, що в остаточному резуль-таті, дасть можливість раціоналізувати геомет-ричні параметри та режими роботи дискових ро-бочих органів ґрунтообробної розрихлювально-сепаруючої машини.


1. Сыромятников Ю.Н. Повышение эффек-тивности технологического процесса движения почвы по лемеху почвообрабатывающей рыхли-тельно-сепарирующей машины // Сельское хо-зяйство. – 2017. – № 1. – С.48 - 55. DOI:10.7256/ 2453-8809.2017.1.22037.

2. Nerli N. Sul Problema dinámico dell' aratro a disco. Instratto del Bolletino del R. Instituto. Supereire Agrogro di Pisa. – 1930.

3. Nerli N. Sul vantaggio dinámico del coltro rotante. Собр. соч., изд. первое, том IV, Сельхо-згиз, 1940. – 231 с.

4. Гутьяр Е.М. // Сельськохозяйствення ма-шины. – 1938. – № 9. – C. 10 -13.

5. Нартов П.С. Дисковые почвообрабатываю-щие орудия. – Воронеж, 1972. 184 с.

6. Скакун В.В., Флайшер В.В. К динамике ди-скового ножа. // Труды ВИМ, том 90, М.: ВИМ, 1981. – С. 138 -146.

7. Лучинский Н.Д. О буксовании почвообра-батывающих орудий. // ВИМ, 1979. – Вып. 39. – 13 с.

8. Синеоков Г.Н. Дисковые рабочие органы почвообрабатывающих машин. – М.: Машгиз, 1949. – 86 с.

9. Масюк С.К. Исследование процесса реза-ния. // Труды Белорусского лесотехнического ин-ститута. - Минск, 1956, вып. 8, с. 174-184.

10. Масюк С.К. Основы технологического процесса разработки торфяного пласта реза-нием. Дис. канд. техн. наук. – Минск, 1952.

Ю.М. Сиромятников 77 Yu.N. Syromyatnikov



11. Пащенко В.Ф. Теория воздействия рабо-чих органов орудий на почву: Монография /

В.Ф. Пащенко, С.И. Корниенко, Н.П. Гусаренко // – Харьков: ХНАУ, 2013. – 89 с.

Анотация

Совершенствование рабочих органов для подрезания и подъема почвы

рыхлительно-сепарирующей машины

Ю.Н. Сыромятников

Предметом исследования является процесс функционирования рабочих органов почвообрабаты-вающей рыхлительно-сепарирующей машины изменяющей структуру и плотность обрабатываемого слоя почвы в соответствии с требованиями агрономической науки. Объектом исследования являются дисковые элементы подъемно-подрезающего устройства, которые позволяют существенно повысить эффективность технологического процесса движения почвы по лемеху при одновременном снижении удельной энергоемкости процесса. При выполнении работы использовали теоретические исследова-ния с использованием механико-математического моделирования взаимодействия рабочих органов с почвой. Исходная информация для обоснования исследования получена путем анализа литературных источников. Актуальность состоит в том, что одновременное использование параллельно расположен-ных свободно вращающихся плоских дисков вместе с лемехом позволит усовершенствовать методы предпосевной обработки почвы для улучшения ее агротехнических качеств. Предложена математиче-ская модель взаимодействия плоских свободновращающихся дисковых рабочих органов с почвой, ко-торые отрывом отделяют пласт почвы от массива. Данная модель позволяет определить составляю-щие результирующей реакции почвы на секциях почвообрабатывающих рыхлительно-сепарирующих машин, оснащенных подобными рабочими органами. Проведен анализ влияния отдельных геометри-ческих параметров на величину сил трения площади внешней поверхности ротационного почвообра-батывающего органа. Целевая группа потребителей информации в статье – конструкторы, специали-сты занимающиеся разработкой почвообрабатывающих рабочих органов.

Ключевые слова: рыхлительно-сепарирующая машина, рабочие органы, сепарирующая ре-шетка, силы трения, подъем почвы отрывом, направляющие диски. Abstract

Improvement of working bodies for cutting and rising the soil

of a rope-separation machine

Yu.N. Syromyatnikov

The subject of the study is the process of functioning of the working organs of a tillage ripper-separating machine that changes the structure and density of the treated soil layer in accordance with the requirements of agronomical science. The object of the research are the disk elements of the lifting and trimming device, which make it possible to significantly improve the efficiency of the technological process of soil movement by means of a share, while reducing the specific energy intensity of the process. In carrying out the work, theo-retical studies using mechanical and mathematical modeling of the interaction of working organs with soil were used. The initial information for the study justification was obtained by analyzing the literature sources. The urgency lies in the fact that the simultaneous use of parallel located freely rotating flat discs together with the plow will improve the methods of presowing tillage to improve its agrotechnical qualities. A mathematical model is proposed for the interaction of flat, free-rotating disk working organs with soil, which separates the soil layer from the soil by a detachment. This model makes it possible to determine the components of the resulting soil reaction on the sections of the tillage ripping-separating machines equipped with similar working bodies. The analysis of the effect of individual geometric parameters on the magnitude of the friction forces of the surface area of the rotary tillage body is carried out. The target group of consumers of information in the article are designers, specialists engaged in the development of soil-cultivating working bodies.

Keywords: ripper-separating machine, working parts, separating grating, frictional forces, lifting of soil by separation, guide discs.

Представлено від редакції: В.І. Пастухов / Presented on editorial: V.I. Pastukhov Рецензент: Д.Д. Ющук / Reviewer: D.D. Yushchuk Подано до редакції / Received: 12.09.2017

78 Використання сучасних пристроїв для контролю динаміки мобільних сільськогосподарських …

The use of modern devices to control the dynamics of mobile agricultural appliances

© М.П. Артьомов, А.М. Аюбов, 2017

© N.P. Artiomov, A.M. Aiubov, 2017

УДК 629.017

Використання сучасних пристроїв для контролю динаміки мобільних сільськогосподарських агрегатів

М.П. Артьомов1, А.М. Аюбов2

1 Харківський національній технічний університет сільського господарства

ім. П.Василенка, (м. Харків, Україна) 2 Таврійський державний агротехнологічний університет

(м. Мелітополь, Україна)

В даній статті досліджується можливість використання доступних приладів для вимірювання динаміки механічних систем методом визначення прискорень. Такий підхід дозволить створювати вимірювальні модулі, побудовані на основі акселерометрів, порівняно невисокій вартості.

У зв'язку з розвитком МЕМС-технології вартість інерційних датчиків-вимірювачів і, зокрема ак-селерометрів, стає доступною навіть для невеликих фірм-виробників електронних приладів. У да-ній статті досліджується можливість використання доступних приладів для вимірювання динаміки механічних систем методом визначення прискорень. Такий підхід дозволить створювати вимірю-вальні модулі, побудовані на основі акселерометрів, порівняно невисокій вартості.

Метою даної статті є вирішення задачі з використанням вимірювальних систем на основі ак-селерометрів та визначення динаміки параметрів мобільних сільськогосподарських агрегатів.

Великою проблемою на сучасному етапі експлуатації сільськогосподарських агрегатів є ви-значення їх динамічних і кваліметричних характеристик у процесі експлуатації.

Сучасний трактор тягової концепції характеризується жорсткою параметричної залежністю між його вагою і потужністю двигуна. Ця залежність зумовлена необхідністю реалізації потужності двигуна тільки через силу тяги і в обмеженому (агротехнічними вимогами) діапазоні швидкостей. На динамічну стабільність виконання агротребований впливають керованість, стійкість руху, зов-нішні навантаження, що сприяє зміні якості їх виконання.

Запропонований метод визначення прискорень, з допомогою розробленого вимірювально-ре-єстраційного комплексу, дозволяє відслідковувати їх зміна і як впливає зміна параметрів мобіль-ного агрегату на його динамічну стабільність в процесі руху. Отримані результати перехідного про-цесу роботи агрегату можуть бути використані при моделюванні навантажень ґрунтообробних аг-регатів різного призначення.Ключові слова: динаміка, механічні системи,акселерометри, кваліме-тричні характеристики.

Ключові слова: машино-тракторний агрегат, прискорення, прилад, вимірювання,

акселерометр, динаміка, трактор, динамічна стабільність.

Постановка проблеми. В сучасних засобах

транспорту для вимірювання параметрів руху ви-користовуються, як правило, гіроскопи і акселе-рометри. Різні схеми таких приладів для вимірю-вання наведені в [1]. У зв'язку з розвитком МЕМС-технології вартість інерціальних датчиків-вимірни-ків і, зокрема, акселерометрів, стає доступною на-віть для невеличких фірм-виробників електронних приладів. У даній статті досліджується можливість використання доступних приладів для вимірювання динаміки механічних систем за рахунок визначення прискорень. Такий підхід дозволить створювати вимірювальні модулі, побудовані на основі акселе-рометрів, порівняно невисокій вартості.

Мета дослідження. Метою даної статті є розв’язання задачі з використання вимірюваль-них систем на основі акселерометрів і визна-чення динаміки параметрів мобільних сільського-сподарських агрегатів.

Основний матеріал. Ємнісні інерціальні да-тчики прискорення мають саму високу точність вимірювання і найкращі споживчі характеристики в порівнянні з механічними і п’єзоелектричними аналогами. Сфера їх застосування охоплює про-мислову електроніку, автомобільну, тракторну електроніку, охоронні системи, медичне облад-нання. Визначення експлуатаційних параметрів мобільних машин, в тому числі і сільськогоспо-

М.П. Артьомов, А.М. Аюбов 79 N.P. Artiomov, A.M. Aiubov



дарських краще проводити використовуючи су-часні реєстраційно-вимірювальні комплекси, чут-ливими елементами яких слугують мікромехані-чні інерціальні датчики (акселерометри). Використання акселерометрів фахівцями в про-цесі проведення випробувань мобільних машин відбувається в багатьох галузях через простоту їх встановлення [2, 3]. Відповідно до викладе-ного виникає необхідність розробки методів ви-мірювання і обробки експериментальних досліджень, які отримані за допомогою датчиків лінійних прискорень.

Великою проблемою на сучасному етапі екс-плуатації сільськогосподарських агрегатів є ви-значення їх динамічних і кваліметричних характе-ристик в процесі експлуатації.

Сучасний трактор тягової концепції характе-ризується жорсткою параметричною залежністю між його вагою й потужністю двигуна. Суворість цієї залежності обумовлена необхідністю реалі-зації потужності двигуна тільки через силу тяги і в обмеженому (агротехнічними вимогами) діапа-зоні швидкостей. На динамічну стабільність вико-нання агровимог впливають керованість, стійкість руху, зовнішні навантаження, що сприяє зміні якості їх виконання[4].

Таким чином, дослідження з підвищення ефективності експлуатації ґрунтообробних агре-гатів та взаємозв’язку динамічних процесів із зни-женням енерговитрат є актуальним науково-при-кладним напрямком розвитку сільськогосподар-ського виробництва України.

Динамічні випробування сільськогосподарсь-ких агрегатів є одним з найбільш розповсюдже-них і достовірних способів оцінки їх експлуатацій-них властивостей. Під час проведення таких ви-пробувань дослідники стикаються з багатьма труднощами, що обумовлені недосконалістю існуючих методів їх проведення.

На сьогоднішній день актуальним є питання створення мобільних реєстраційно-вимірюваль-них комплексів для оцінки параметрів руху мобі-льних машин при динамічних і кваліметричних випробуваннях. Проведення кваліметричних ви-пробувань потребує застосування мобільних об-числювальних комплексів, які дозволяють без втручання в конструкцію здійснювати визначення його кінематичних і динамічних параметрів. За-значимо, що необхідно забезпечувати більш ви-сокий рівень випробувань, використовувати нові пристрої та прилади з широкими функціональ-ними можливостями.

Представлені раніше дослідниками засоби експериментальних досліджень руху мобільних машин дозволяли отримати інформацію з вико-ристанням великих витрат як на установку обла-днання так і на обробку даних. За допомогою мо-більного реєстраційно-вимірювального комплек-

су на базі акселерометрів є можливість значно зменшити трудовитрати та кількість приладів при проведенні досліджень в умовах експлуатації. На рис. 1 показані результати вимірювання приско-рень сільськогосподарського агрегату.

Рис. 1. Графік зміни прискорень в роботі

сільськогосподарського агрегату

Після отримання даних від датчиків прискорень проводиться фільтрація сигналу і об-робка за допомогою програмного пакету «Статистика». Приклад контролю обробки сиг-налу наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Результати статистичної обробки

сигналу акселерометра

Параметр розподілу

Невід-фільтро-

ваний сигнал

Від-фільтро-

ваний сигнал

Мінімальне значення -3,502 -2,65

Максимальне значення 2,562 2,395

Середнє значення 0,4252 0,4354

Мода 0,1299 -2,65

Медіана 0,6668 0,8828

Середнє квадратичне відхилення

1,102 1,08

Діапазон розсіювання 6,064 5,046

В основу алгоритму роботи даного програм-

ного забезпечення (рис. 2.) покладено дискретне перетворення Фур’є, яке широко використову-ється в статистиці під час аналізу часових рядів.

Для того щоб визначити параметри плоско-паралельного руху агрегату необхідна установка двох трьохкоординатних датчиків прискорень. Алгоритм роботи датчиків-акселерометрів у складі вимірювально-реєстраційного комплексу вказує послідовність обробки сигналу цих прила-дів. Похибка таких вимірювань складається лише з похибки прямих вимірювань, тобто вимірю-





вання лінійних прискорень (для акселерометрів ММА7260QТ – 1%) і координат розташування ак-селерометрів щодо поздовжньої осі сільськогос-подарського агрегату [3].

Рис. 2. Алгоритм роботи

вимірювально-реєстраційного комплексу

Можливості сучасної електронно-обчислюва-льної техніки дозволяють вирішувати складні за-дачі землеробської механіки, які в більшості ви-падків відповідають реальним механічним систе-мам і умовам їх використання.

Для вимірювання прискорень використовува-лись датчики-акселерометри, (рис. 3.) що входять до вимірювально-реєстраційного комплексу.

За допомогою вимірювально-реєстраційного комплексу було проведено визначення приско-рень з якими рухався агрегат рис. 1.

Як показано в [6] пласкопаралельний рух двохмасової динамічної системи з чотирма сту-пенями свободи може бути описано наступною системою нелінійних диференційних рівнянь

,sincos

coscossin

cossin)(

22

11222222222

12111111121

yx RRFbmbm

bmbmmm

,sincos

sinsincossincos)(

22

11222222222

12111111121

xy RRFbmbm

bmbmmm

(1)

,2

)cossin()(

cossin

sincos)(

21111121

1111

11111

21

211

TBFbmD

bmbm

,cossin

)cossin()(

cossin

sincos)(

22

2222221

2222

22222

22

222

yx lRlRbmD

bmbm

Рис. 3. Місце встановлення датчика вимірювально-реєстраційного комплексу:

1 – акселерометр ММА-7260QT

де 212211 FFFFFF , ; і – поздовжня і

поперечна координати точка кріплення сільсько-господарського знаряддя до трактора відносно системи координат Х У ; 1 – курсовий кут трак-

тора відносно осі Х; 2 – кут повороту прямої, що

з’єднує центр мас сільськогосподарського знаря-ддя та начіпного пристрою відносно осі Х;

21 , mm

– маса трактора і знаряддя, а 21 i – радіуси

інерції; 21 , bb – відповідно відстані між центрами

мас трактора і знаряддя та центром мас причіп-ного пристрою;

ТВ – відстань між лініями дії сил

тяги трактора; D – ефективний коефіцієнт при-веденої жорсткості начіпного пристрою.

Система рівнянь (1) буде використана для вирішення задачі динаміки. Розглянемо основні етапи вирішення цієї задачі. Перший етап поля-гає в визначенні зв’язку між компонентами прис-корень які вимірюються 2y2x1y1x aaaa ,,, та узага-

льненими координатами )(),(),(),( 21 tttt .




Як відомо [7] пласко паралельний рух абсо-лютно твердого тіла може складатись з посту-пального руху точки О (у нашому випадку це коор-динати )(),( tt центру мас начіпного пристрою) та

обертального руху навкруги цієї точки, який опису-ється зміною кута повороту трактора )(1 t від-

носно осі Х. На виконання цього твердження при-скорення будь-якої точки М тіла можливо виразити у вигляді геометричної суми трьох прискорень [6]

,0 СвM аaaa

(2)

де 0а

– прискорення в точці О, ,Оха ,Оуа

ва

– обертальне прискорення, 1 ва і Са

– до-

центрове прискорення, 21Са , – відстань

між точками встановлення датчиків М і точкою приєднання агрегату О.

За допомогою (2) запишемо наступну сис-

тему рівнянь відносно 11,,, ,

,)cos(

)sin(

112

11

11111

xa

,)(sin

)cos(

112

11

11111

ya

(3)

,)(cos

)sin(

212

12

21122

xa

.)sin(

)cos(

212

12

21122

ya

де 1 і 2 – відповідно відстань між точками М1

і М2 в яких вимірюється прискорення 1a

, 2a

і точ-

кою О , а 1 і 2 – кути між прямими, що прохо-

дять через точки М1 О та М2 О та поздовжньою віссю трактора і начіпного пристрою.

Система рівнянь (3) є нелінійною і її вирі-шення можливо отримати тільки чисельним спо-собом за допомогою комп’ютера.

Крім того у випадках особливо важливих для практичних розрахунків цю систему можливо ви-рішити в аналітичному вигляді. Для отримання такого рішення необхідно зробити припущення, що кут повороту трактора

1 є достатньо малою

величиною, тобто відхилення курсового кута тра-ктора від осі Х дійсно дуже мале.

При таких припущеннях система рівнянь (3) може бути лінеарізована і представлена у насту-пному вигляді

,21112 xa ,2

1211 ya (4)

де введені позначення

21 xxx aaa ; 2y1yy aaa ;

11221 coscos ; (5)

11222 sinsin .

При складанні рівняння (4) припускалось, що

1sin ≈1 ,

1cos ≈1, 11 <<1,

121 <<1. Визна-

чивши з(4) 1 і 2

1 та підставивши до (3) у кінце-

вому вигляді отримаємо

,,,

431

121

211

DaDaaDaDaaDaDa

yx

yxy

yxx

(6)

де ,)( 21

212121

11 yxyyxxD

,)( 21211

2 yxxyD ,)( 211

3 yyD

, )( 121

4 xxD ,)()( 221

221 yyxx (7)

,cos 111x ,sin 111y ,cos 222 x 222 siny .

Таким чином, формули (6), (7) встановлюють зв’язок між виміряними компонентами приско-рень

2211 ,,, yxyx aaaa у двох контрольних точках

М1 і М2 трактора та узагальненими координатами ,,1

.

Розроблена система рівнянь покладена в ос-нову програми для визначення тягово-енергетич-них параметрів мобільних машин.

Після експериментального визначення прис-корення було проведено фільтрацію результатів за допомогою фільтру Баттерворта в програм-ному пакеті МАТLAB і результати внесено для ро-зрахунків до авторської програми, вікно якої зо-бражено на рис. 4.

Рис. 4. Вікно програми для розрахунку

параметрів агрегату





Доведено, що на основі експериментальних даних отриманих за допомогою розробленого кон-трольно-вимірювального комплексу, можливо про-вести розрахунки сил і реакцій, які впливають на ди-наміку і динамічну стабільність мобільних агрегатів.

Висновок Запропонований метод визна-чення прискорень за допомогою розробленого вимірювально-реєстраційного комплексу дозво-ляє відслідковувати через їх зміну, як впливає зміна стану мобільного агрегату на його динамі-чну стабільність в процесі руху. Отримані резуль-тати для перехідного процесу роботи агрегату можуть бути використані при моделюванні нава-нтажень ґрунтообробних агрегатів різного приз-начення. Визначені в процесі розрахунків пара-метри можуть бути діагностичними, якщо відслід-кувати динаміку їх зміни в процесі довгостроко-вого напрацювання.


1. Анучин О.Н. Интегрированные системы ори-

ентации для морских подвижных обьектов / О.Н Анучин, Г.И. Емельянцев. – СПб., 1999. – 357 с.

2. Глобальные технические правила №8. Электронные системы контроля устойчивости / ESE TRANS 180, 2008. – 116c.

3. Аналоговые измерительные устройства [Електронный ресурс] – Режим доступу: http://www. vnpc.com.ua/index.php?option = com_virtuemart&pag e=shop.browse&category_id=12&Itemid=1

4. Надикто В. Кроки до вітчизняного МТА / В.Т. Надикто // The Ukrainian Farmer – К.: ТОВ «АГП Медіа» – 2013. – № 8(45). – С.22 - 24.

5 Канунников Г. Фильтр Баттерворта [Елект-ронный ресурс] / Г. Катунников – Режим доступу: http://motosnz.narod.ru/bdpf.htm.

6. Артьомов М.П. Математична модель ма-шинно-тракторного агрегату з використанням ме-тода парціальних прискорень / М.П. Артьомов // Зб. наук. праць Вінницького національного аграр-ного університету. Серія: Технічні науки. – Він-ниця, 2012. – Вип. 11. – Т.1(65). С.34 - 40.

7. Ляпунов А.М. Лекции по теоретической механике. / А.М. Ляпунов. – К.: Наукова думка. – 1982. – 362 с.

Аннотация

Использование современных устройств для контроля динамики мобильных сельскохозяйственных агрегатов

Н.П. Артёмов, А.М. Аюбов

В связи с развитием МЭМС-технологии стоимость инерциальных датчиков-измерителей и, в частности акселерометров, становится доступной даже для небольших фирм-производителей электронных приборов. В данной статье исследуется возможность использования доступных приборов для измерения динамики механических систем методом определения ускорений. Такой подход позволит создавать измерительные модули, построенные на основе акселерометров, сравнительно невысокой стоимости.

Целью данной статьи является решение задачи с использованием измерительных систем на основе акселерометров и определение динамики параметров мобильных сельскохозяйственных агрегатов.

Большой проблемой на современном этапе эксплуатации сельскохозяйственных агрегатов явля-ется определение их динамических и кваліметричних характеристик в процессе эксплуатации.

Современный трактор тяговой концепции характеризуется жесткой параметрической зависимостью между его весом и мощностью двигателя. Эта зависимость обусловлена необходимостью реализации мощности двигателя только через силу тяги и в ограниченном (агротехническими требованиями) диапазоне скоростей. На динамическую стабильность выполнения агротребований влияют управляемость, устойчивость движения, внешние нагрузки, что способствует изменению качества их выполнения.

Предложенный метод определения ускорений, с помощью разработанного измерительно-реги-страционного комплекса, позволяет отслеживать их изменение и как влияет изменение параметров мобильного агрегата на его динамическую стабильность в процессе движения. Полученные результаты для переходного процесса работы агрегата могут быть использованы при моделировании нагрузок поч-вообрабатывающих агрегатов разного назначения.

Ключевые слова: машино-тракторный агрегат, ускорения, прибор, измерение, акселерометр, динамика, трактор, динамическая стабильность.




Abstract


N.P. Artiomov, A.M. Aiubov

Due to the progress of microelectromechanic systems the cost of inertial sensors the accelerometers in particular becomes available oven for small producing firms of electronic devices. This article deals with pos-sible use of available devices to measure the dynamics of mechanical systems applying the method of deter-mining accelerations. This approach makes it possible to create measuring cells based on accelerometers of comparatively low cost.

The purpose of this article is to solve the problem by using measuring systems basiny on accelerometers to determine the parameter dynamics of mobile farm appliances.

Nowadays a great problem in the operation of agricultural units is the determination of their dynamic and qualimetric parameters in the operation process.

A modern tractor of tractive conception is characterized by rigid parametric dependence between its weight and the power of its engine. This dependence is caused by fact that it is necessary to realize the engine power only though the tractive force and within a limited (by agro technical requirements) speed range. Dynamic stability in following agrarian requirements is affected by controllability movement stability, external loads which assists in changing the quality of their execution.

The proposed method of determining accelerations using the devised measuring and registration complex makes it possible to kub up with their change, how the change in dynamics of the mobile unit affects its dynamic stability in the process of movement. The obtained results for the transient process in the unit operation can be used in modeling the loads of cultivating units of various purposes.

Keywords: machine-tractor unit, acceleration, instrument, measurement, accelerometer, dynamics, tractor, dynamic stability.

Представлено від редакції: А.Т. Лебедєв / Presented on editorial: A.T. Lebedjev Рецензент: М.Ю. Шуляк / Reviewer: M.Ju. Shuljak Подано до редакції / Received: 26.05.2017

84 Моделирование процесса уборки и подготовки к хранению кукурузы на зерно

Simulation of the corn harvesting and preparation for storage

© А.И. Аникеев, А.Д. Калюжный, К.Г. Сыровицкий, 2017

© A.I. Anikeev, A.D. Kalyzhniy, K.G. Sirovitskiy, 2017

УДК 631.171

Моделирование процесса уборки и подготовки к хранению кукурузы на зерно

А.И. Аникеев, А.Д. Калюжный, К.Г. Сыровицкий

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства

имени Петра Василенко (г. Харьков, Украина), [email protected]

В статье приведены методические подходы и результаты разработки алгоритмов процесса эффективной системы уборки урожая с целью оптимизации мощности всех звеньев от уборки до размещения зерна на хранение на примере одного из хозяйств Харьковской области. В связи с постоянным увеличением пахотных земель хозяйств и увеличением уровня механизации технологических процессов современное земледелие остро нуждается в качественном научном сопровождении производственных процессов и внедрении приёмов агрологистики для обеспечения получения высокой прибыли, продления срока службы машинно-тракторного парка и рационализации использования финансовых ресурсов и затрат труда. Авторы на конкретном примере доводят целесообразность внедрения элементов агрологистики. Указаны факторы что влияют на мощность. Представлена оптимальная модель уборочного комплекса. Учтены необходимые технологические простои, синхронизация темпа уборки, транспортировки и приема на элеваторе, производительность на протяжении всей уборочной кампании в расчете на каждую единицу техники. Авторами разработана методика решения задачи на базе MS Excel, которая дает возможность рассчитывать производительность агрегатов в режиме «экспресс», учитывая простой, поломки и метеорологические условия максимально приближенно к производственным условиям. Разработанная методика позволяет также построить графики загрузки агрегатов на каждый день и суммарный график за весь период, что дает возможность наглядно продемонстрировать темп изменения выработки машин, время простоев и поломок. Разработанный алгоритм позволяет ввести условия для расчетов и получения дополнительных данных, таких как расход топлива по каждому агрегату, затраты труда, затраты энергии, затраты средств на выполнение операций, что позволит своевременно принимать обоснованные управляющие и инженерные решения по использованию машинно-тракторного парка хозяйства и облегчит работу логистического отдела.

Ключевые слова: агрологистика, производительность, алгоритм, урожай,

эффективность, система машин.

Постановка проблемы в общем виде. В со-временном сельском хозяйстве рыночная транс-формация национальной экономики обусловли-вает необходимость интенсификации агропро-мышленного производства за счет устойчивого развития и более полного использования инстру-ментария логистической науки [1]. Необходимо обосновать важность и необходимость реализа-ции логистического подхода в деятельности предприятий отрасли. Отдельные исследования деятельности производителей сельскохозяй-ственной продукции Украины проводились Г. Шкаривским и Р. Шкаривским [2].

Анализ результатов последних исследо-ваний и публикаций. Теоретические и методи-ческие основы функционирования агрологистики рассматривались в работах многих ученых. В своих работах А.Н. Сумец обосновал проблемы разработки концепции логистической деятельно-сти предприятий аграрного сектора экономики, раскрыл положительные эффекты от реали-

зации логистического подхода для производите-лей агропродукции и затронул вопросы концепту-ального подхода к организации логистической деятельности на предприятиях по производству и переработке сельскохозяйственной продук-ции [3], а так же актуальность внедрения логи-стики в хозяйственную деятельность предприя-тий АПК [4]. В. Нелеп посвятил свои исследова-ния оценке экспортных возможностей агропродо-вольственного комплекса Украины [5]. Н. При-сяжнюк, П. Саблук и М. Кропивко обосновывают необходимость и определяют направления углубления аграрной реформы [6]. Е.В. Шубрав-ская, Н.А. Ринденко и Е. Прокопенко определяют перспективы модернизации аграрного сектора Украины [7; 8]. Также предпринимаются попытки внедрять элементы точного земледелия для уве-личения прибыли [9], аргументировать показа-тели технической производительности уборочно-транспортного комплекса и определения их нужд [10; 11; 12], разрабатываются методики выбора

А.И. Аникеев, А.Д. Калюжный, К.Г. Сыровицкий 85 A.I. Anikeev, A.D. Kalyzhniy, K.G. Sirovitskiy



условий взаимодействия зерноуборочного и транспортного комплексов [13; 14; 15], но в то же время недостаточно освещенными остаются проблемы внедрения и развития логистики, как элемента эксплуатации машинно-тракторного парка агропромышленных предприятий, что определило необходимость дальнейших науч-ных исследований в этом направлении.

Цель исследования – разработать процесс эффективной системы уборки урожая с целью повышения мощности уборочных комплексов. Проанализировать факторы, влияющие на мощ-ность всех звеньев технологического процесса уборки кукурузы. Рассчитать оптимальную мо-дель уборки урожая.

На кафедре «Оптимизация технологических систем имени Т.П. Евсюкова» Учебно-научного института механотроники и систем менеджмента ХНТУСХ имени Петра Василенко было выпол-нено исследование по разработке агротехноло-гий блочно-вариантных систем для хозяйств раз-личных технологических уровней, результаты ко-торого позволили установить современное со-стояние технологических процессов по основным сельскохозяйственным культурам, в том числе – кукурузы на зерно [16]. По анализу полученных данных возникла проблема во внедрении в си-стему уборки урожая кукурузы на зерно элемен-тов агрологистики.

Изложение основного материала. Для ре-шения поставленной задачи была представлено условное хозяйство с базовыми условиями, представленными в таблице 1.

Определение общего объема кукурузы на зерно со всей площади:

з г ∙ п, т; (1)

где: г – урожайность кукурузы с одного гектара, т/га; п– общая площадь поля, га;

з 10 8000 80000т.

Следовательно, необходимо собрать 80000 тонн кукурузы на зерно за 40 рабочих дней (мак-симум – 50 рабочих дней). Климатическая зона Харьковской области – степь.

При расчете оптимальной модели последо-вательности уборки, транспортировки, очистки от сорняков, сушки кукурузы на зерно, необходимо расставить приоритеты в цикле взаимосвязан-ных операций, разработанный алгоритм после-довательности которого представлен на рис. 1.

По нашему мнению, нельзя допустить того чтобы на сушку поступало более 2000 тонн куку-рузы в сутки. То есть суммарный выработок каж-дого из звеньев не должен превышать 2000 тонн в сутки. Выработка в сутки элеватора больше вы-работки сушки, поэтому это звено будет выпол-нять работу более надежно в цикле взаимо-

связанных операций. Для обеспечения систем-ной целостности уборочно-транспортного ком-плекса и максимальной загрузки работы элева-тора и сушилки в цикле взаимосвязанных опера-ций необходимо выполнить условие поточности технологического процесса по уравнению [17]:

гз к з тр.з тр.з елев суш

где гз; тз; елев; суш – соответственно выработка комбайна в сутки, т; выработка транс-портного средства для отвозки зерна, т; выра-ботка элеватора, т; выработка сушилки т; к; тр.з – соответственно количество комбайнов, транспортных средств для отвозки зерна куку-рузы; з – урожайность кукурузы на зерно т/га. Таблица 1. Показатели деятельности условного

хозяйства при уборке кукурузы

Культура куку-руза

Урожайность, т/га 10

Влажность, % 24

Засоренность 5

Мощность элеватора:

Прием, т/ч 100

Сушка, т/сутки (от 24% до 14%) 2000

Расстояние от поля до элеватора, км 80

Площадь поля кукурузы, га 8000 Время уборки, рабочих дней (календарных больше, в зависимости от погоды, не более 50)

40

Начало уборки 20.09

Мощность комбайна, га/ч (без учета простоя на ремонт, пересменку, погоду)

5

Грузоподъемность автомобиля, т 30

Время выгрузки автомобиля на элеваторе, ч

1

Необходимо определиться со звеном уборки

зерна кукурузы. Это звено является наиболее за-висимым от многих факторов которые могут из-менить производительность, к сожалению, в сто-рону уменьшения. Это погодные условия, пере-езды с поля на поле, простой на ремонт комбай-нов. Производительность комбайна составляет 5 га /час. При выполнении работ в течение года по-годные условия приводят к изменению часовой производительности, которые можно учитывать коэффициентом погодности Кп, который для осенних работ составляет п 0,7 [18].

Для выполнения уборки кукурузы предла-гаем условный зерноуборочный комбайн с ем-





костью бункера 12,0 м3 и 12-рядной жаткой, с воз-можностью выгрузки зерна из бункера комбайна в прицеп-перегружатель на ходу. Пересменку комбайнеры проводят во время принятия пищи, останавливая комбайн на несколько минут.

Рис. 1. Алгоритм последовательности

взаимосвязанных операций

Организация работы комбайнов. Способ движения по полю – челночный, с предваритель-ным обкашиванием поворотных полос. Для вы-грузки зерна кукурузы на поле используются условные прицепы-перегружатели [19] грузо-подъемностью 30 тонн.

Это дает возможность загрузки одного транс-портного средства на краю поля сразу. Рабочий день агрегатов составляет 14 часов, то есть в две смены. Время переездов с поля на поле не учи-тывается во время смены.

Определение производительности комбайна в час сменного времени с учетом коэффициента погодности, га/ч:

ч.зм п, (2)

где W0 – производительность комбайна в час сменного времени, га/ч; Кп – коэффициент погод-ности; Кп = 0,7.

ч.зм 5 0,7 3,5га/ч;Определение производительности комбайна

в час сменного времени выраженной в тоннах, т/ч [17]:

зм ч.зм з, (3)

где Нз – урожайность кукурузы с 1 гектара, т; Нз = 10.

зм 3,5 10 35т/ч.Для обеспечения намолоту зерна кукурузы в

сутки всеми комбайнами в объеме до 2000 тонн необходимо 41 рабочий день.

Определение необходимого количества ком-байнов:

ач.зм ⋅ р.д ⋅ Др

, (4)

где W – объем работ, га; Тр.д – продолжитель-ность рабочего дня, ч; Тр.д = 14; Др – количество рабочих дней. Др = 41.

а8000

3,5 ⋅ 14 ⋅ 413,98шт.

Для обеспечения необходимой выработки звена уборки принимаем 4 комбайна. По рассчи-танным формулам (2...4) получаем, что каждый комбайн имеет производительность 3,5 га/ч (35 т/ч), что вместе составляет 196 га в сутки (1960 т в сутки). Производительность комбайнов за каж-дый день работы представлена в табл. 2.

Таблица 2. Производительность агрегатов

для уборки

Дни Суммарная произ-

водительность комбайнов, га

Суммарная про-изводительность

комбайнов, т

1 196,00 1960,00

2 392,00 3920,00 ·································································

40 7840,00 78400,00

41 8001,00 80010,00




Проанализировав данные табл. 2 видно, что принятые комбайны в количестве 4 шт. в сутки намолачивают 1960 т кукурузы, что удовле-творяет условия задачи по критериям про-пускной способности элеватора (сушка – 2000 т/сутки), то есть 98%.

Для определения количества транспортных средств для отвозки зерна кукурузы от поля на элеватор определяем из условий поточности вы-полнения уборки и транспортировки зерна по формуле:

тр.з тр.зч.зм ⋅ к

к.з. (5)

Определение производительности транс-портного средства:

тр.зтз

об.тз, (6)

где gтз – грузоподъемность транспортного сред-ства, т; tоб.тз – время оборота транспортного средства, ч.

Время оборота транспортного средства:

об.тзз

р.тз

з

х.тзнав роз, (7)

где Sз – расстояние перевозки зерна, км; Vр.тз і Vх.тз – скорость движения транспортного средства; Vр.тз = 60 км/ч, Vх.т = 70 км/ч; tнав – время погрузки транспортного средства, tнав, ч=0,15; tроз – среднее время разгрузки транс-портного средства с учетом простоев в очереди, tроз, ч = 1.

об.тз8060

8070

0,15 1 3,63;

тр.з303,63

8,26т.

Определение необходимого количества транспортных средств:

nтр.зWтз

Wтр.зHзnк, (8)

nтр.з3,58,26

⋅ 10 ⋅ 4 17шт.

Для обеспечения поточности выполнения процесса уборки кукурузы на зерно необходимо 17 транспортных средств.

Выводы. 1. Для обеспечения поточности уборки

кукурузы на зерно в срок необходимо иметь 4 зерноуборочных комбайна, 3 прицепа-перегру-жателя, 17 транспортных средств для перевозки зерна на элеватор.

2. Производительность транспортных средств, которая больше производительности зерноубо-рочных комбайнов, обеспечивает беспере-

бойную работу звена уборки при его максималь-ной ее загрузке.

3. Производительность транспортных средств в некоторые из дней может превышать возмож-ности принятия элеватором зерна – в таком слу-чае транспортные средства будут дольше нахо-диться в очереди на разгрузку.

4. По результатам расчетов для обеспечения поточности уборки кукурузы на зерно и учитывая условия задачи необходимо 14-часовой 41 рабо-чий день. Форс-мажорные ситуации (поломки, простой и т.д.) возможно решить путем введения резервной машины в необходимое звено (напри-мер, комбайн в звено уборки или автомобиль в звено транспортировки) или увеличением коли-чества рабочих дней в пределах условий задачи.

5. Авторами разработана методика решения задачи на базе MS Excel, которая дает возмож-ность рассчитывать производительность агрега-тов в режиме «экспресс», учитывая простой, по-ломки и метеорологические условия максимально приближенно к производственным условиям.

6. Разработанная методика позволяет также построить графики загрузки агрегатов на каждый день и суммарный график за весь период, что дает возможность наглядно продемонстриро-вать темп изменения выработки машин, время простоев и поломок.

7. Разработанный алгоритм позволяет ввести условия для расчетов и получения дополнитель-ных данных, таких как расход топлива по каждому агрегату, затраты труда, затраты энергии, затраты средств на выполнение операций, что позволит своевременно принимать обоснованные управля-ющие и инженерные решения по использованию машинно-тракторного парка хозяйства и облегчит работу логистического отдела.


1. Гриценко С.И. Становление и развитие аг-

рарной логистики в Украине. Научные труды ДонНТУ. Серия: экономическая. – 2014. – №5. – С. 185 -189.

2. Шкаривский Г. Отдельные результаты ис-следования деятельности сельскохозяйственной продукции Украины / Г. Шкаривский, Р. Шкарив-ский // MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. – 2014. – Vol. 16. – No 3. – С. 138 -143.

3. Сумец А.Н. Концептуальный подход к орга-низации логистической деятельности на предприя-тиях по производству и переработке сельскохозяй-ственной продукции. Вестник Полоцкого государ-ственного университета. Серия D: экономические и юридические науки. – 2014. – № 14. – С. 123 -127.





4. Сумець А.М. Актуальність запровадження логістики в господарську діяльність підприємств АПК. Логистика: проблемы и решения / А.М. Су-мець. – 2013. – № 4. – С. 38 - 44.

5. Нелеп В. Оценка экспортных возможно-стей агропродовольственного комплекса Укра-ины / В. Нелеп //Экономика Украины. – 2011. – №9. – С. 54 - 63.

6. Присяжнюк Н. О необходимости и направ-лениях углубления аграрной реформы / Н. При-сяжнюк, П. Саблук, М. Кропивко // Экономика Украины. – 2011. – №6. – С. 4 -16.

7. Шубравская Е.В. Оптовые рынки сельско-хозяйственной продукции: европейский опыт и украинские перспективы / Е.В. Шубравская, Н.А. Рынденко // Экономика Украины. – 2012. – №8. – С. 77 - 85.

8. Шубравская Е.В. Перспективы модерниза-ции аграрного сектора Украины / Е.В. Шубрав-ская, Е.А. Прокопенко // Экономика Украины. – 2013. №8. – С. 64 -76.

9. Мельник В. Экономическая эффектив-ность элементов системы точного земледелия / В. Мельник, М. Цыганенко, А. Аникеев, К. Сыро-вицкий // MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. – 2015. – Vol. 17. – No 7. – С. 61 - 66.

10. Музылёв Д. Критерий выбора рациональ-ной технологии доставки сельскохозяйственных грузов / Д. Музылёв, Н. Карнаух, Н. Бережная, О. Кутья // MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. – 2015. – Vol. 17. – No 7. – С. 67 - 72.

11. Мельник В.И. Определение нужд погрузо-разгрузочных и транспортных средств при уборке зерновых. Zbiór raportów naukowych. «Badania naukowe naszych czasów. Katowice, Wydawca, Sp. zo.o. «Diamond trading tour». – 2013. – 116 с.

12. Грипачевский Н. Исследование путей и повышения эффективности эксплуатации тех-ники в фермерских хозяйства / Н. Грипачевский // MOTROL. Commission of Motorization and

Energetics in Agriculture. – 2013. – Vol. 15. – No 2. – С. 65 - 69.

13. Музылёв Д.А. Разработка методики вы-бора условий взаимодействия зерноуборочного и транспортного комплексов / Д.А. Музылёв, А.Г. Кравцов, Н.В. Карнаух, Н.Г. Бережная, О.В. Кутья // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2016. – № 2/3 (80). – С. 11 - 21.

14. Нефьодов В.М. Раціоналізація технологій перевезень зерна / В.М. Нефьодов, Ю.А. Тка-ченко // Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2013. – Т.3, – № 3 (63). – С. 13 -15.

15. Алькема В.Г. Логістика: Теорія та прак-тика: навчальний посібник / В.Г. Алькема, О.М. Сумець // К.: Професіонал, 2008. – 272 с.

16. Харченко С.О. Напрямок в розробці агро-технологій блочно-варіантних систем для госпо-дарств різних технологічних рівнів / С.О. Хар-ченко, О.І. Анікєєв, М.О. Циганенко, О.Д. Калюж-ний, Г.В. Рудницька, В.В. Качанов, О.М. Красно-руцький, С.А. Чигрина, К.Г. Сировицький, Є.А. Га-єк // Вісник ХНТУСГ «Механізація сільськогоспо-дарського виробництва». – 2015. – Вип. 156. – С. 174 -179.

17. Пастухов В.І. Довідник з машиновикори-стання в землеробстві / В.І. Пастухов, А.Г. Чи-грин, П.А. Джолос, І.І. Мельник, В.Ю. Ільченко, О.І. Анікєєв, М.О. Циганенко, С.І. Пастушенко; За редакцією В.І. Пастухова. – Харків: «Веста» – 2001, 347 с.

18. Евсюков Т.П. Курсовое и дипломное про-ектирование по эксплуатации МТП / Т.П. Евсю-ков. – М.: Агропромиздат, 1985. – 143 с.

19. Тіщенко Л.М. Каталог сільськогосподарсь-кої техніки / Л.М. Тіщенко, В.І. Мельник, С.О. Хар-ченко, О.І. Анікєєв, А.Г. Чигрин, М.О. Циганенко, О.Д. Калюжний, Г.В.Рудницька, О.А. Романа-шенко, О.М.Красноруцький, С.А. Чигрина, В.В. Ка-чанов, Є.А. Гаєк, К.Г. Сировицький, Ю.О. Антонов, О.В. Кот; За редакцією Л.М. Тіщенка та В.І. Мель-ника. – Харків: ХНТУСГ, 2015. – 450 с.

Анотація

Моделювання процесу збирання та підготовки до зберігання кукурудзи на зерно

О.І. Анікєєв, О.Д. Калюжний, К.Г. Сировицький

У статті наведені методичні підходи та результати розробки алгоритмів процесу ефективної системи збирання врожаю з метою оптимізації потужності всіх ланок від збирання до розміщення зерна на зберігання на прикладі одного з господарств Харківської області. У зв'язку з постійним збільшенням орних земель господарств і збільшенням рівня механізації технологічних процесів сучасне землеробство має гостру потребу в якісному науковому супроводі виробничих процесів і впровадженні прийомів агрологістики для забезпечення високого прибутку, продовження терміну служби машинно-




тракторного парку та раціоналізації використання фінансових ресурсів і витрат праці. Автори на конкретному прикладі доводять доцільність впровадження елементів агрологістики. Вказані чинники що впливають на потужність. Представлена оптимальна модель збирального комплексу. Авторами розроблена методика рішення задачі на базі MS Excel, яка дає можливість розраховувати продуктивність агрегатів в режимі «експрес», з огляду на простої, поломки і метеорологічні умови, що є максимально наближеними до виробничих умов. Розроблена методика дозволяє також побудувати графіки завантаження агрегатів на кожен день і сумарний графік за весь період, що дає можливість наочно продемонструвати темп зміни виробітку машин, час простоїв і поломок.

Ключові слова: агрологістика, продуктивність, алгоритм, урожай, ефективність, система машин. Abstract


A.I. Anikeev, A.D. Kalyzhniy, K.G. Sirovitskiy

The article presents the methodological approaches and the results algorithm development process of an effective system of harvest in order to optimize powerfully of all parts of the harvesting to accommodate storage of grain on the example of one of the farms of the Kharkiv region. Due to the constant increase in the total holdings and an increase in the level of mechanization of technological processes of a modern farms desperately needs scientific activity manufacturing processes and implement agrologistics techniques for recipients of high profits, extend the life of machinery and rationalize using of financial resources and labor costs. The authors bring a concrete example the feasibility of agrologistics elements. These facts that affect power. Presented optimal model of harvesting complex. Takes into account non-technological need for downtime, synchronization gathering pace, transportation and admission to elevator, productivity throughout the harvesting campaign, based on each piece of equipment. The authors have developed a method of solving the problem on the basis of MS Excel, which allows performance units in the "express" mode, taking into account the simple breakdowns and meteorology conditions as close to production-governmental conditions.

Keywords: agrologistics, performance, algorithm, harvest efficiency, the machine system.

Представлено від редакції: В.І. Мельник / Presented on editorial: V.I. Melnyk Рецензент: А.М. Сумець / Reviewer: A.M. Sumec Подано до редакції / Received: 06.03.2017

90 Вплив зміни вертикальних прискорень машинно-тракторних агрегатів на ущільнення ґрунту…

The influence of changes in vertical acceleration of trook-traction appliances on soil …

© М.П. Артьомов, 2017

© N.P. Artiomov, 2017

УДК 631.45

Вплив зміни вертикальних прискорень машинно-тракторних агрегатів на ущільнення ґрунту при виконанні агротехнічних операцій

М.П. Артьомов


ім. П.Василенка (м.Харків, Україна)

Розглядається питання впливу коливань вертикальних прискорень на ущільнення ґрунтів, як процесу зміни складання ґрунту під впливом високих механічних навантажень, а саме під впливом важкої сільськогосподарської техніки. Розглянуто вплив коливання вертикальних прискорень на швидкість зміни напружень в оброблюваному шарі ґрунту в процесі виконання агротехнічних операцій.

Через використання в сільському господарстві України потужних енергонасичених тракторів зарубіжних фірм виникла необхідність вирішення цих завдань, що є особливо актуальним для ринкових відносин.

Основною метою дослідження є вивчення зміни тиску в родючому шарі і розробка рекомендацій до зменшення ущільнення грунту від інтенсивності вертикальних прискорень в процесі руху агрегату.

Прагнення підвищити універсальність тракторів для роботи зі шлейфом сільськогосподарських машин призначених для сусідніх тягових класів пов'язане з гострою необхідністю оцінки їх тягово-енергетичних параметрів і впливу на грунт при випробуваннях і експлуатації.

Вологість ґрунту в момент впливу на неї техніки є найважливішим чинником, що визначає ступінь ущільнення при одному і тому ж навантаженні. Глибина деформації, що визначається вище названими факторами, а також одиничною масою техніки, тиском на вісь і напругою на глибині нижче оброблюваного шару ґрунту.

Ключові слова: вертикальні прискорення,переущільнення сільськогосподарська

техніка, грунт.

Постановка проблеми та її актуальність. В умовах інтенсивного ведення сільськогосподар-ського виробництва значно посилюється вплив хо-дових систем сільськогосподарських агрегатів на ґрунт. Надмірне ущільнення ґрунту, відбувається під інтенсивним впливом ходових систем потужних тракторів, важких сільськогосподарських машин і транспортно-технічних засобів. Це стало серйоз-ною загрозою родючості ґрунту, призводить до її руйнування і є однією з причин розвитку ерозійних процесів. Незмінним супутником зростання енерго-насиченості машин є значне збільшення їх маси. Так, експлуатаційна маса трактора John Deer-8370 становить 16,5 т, а посівного агрегату з новою ши-рокозахватною сівалкою John Deer-1830, заванта-женої насінням більше 27 т.

При разових проходах тракторів по полю щільність ґрунту (чорнозем типовий глибокий) може перевищити 1,3 -1,35 г/см3 (верхня межа оптимального ущільнення для більшості сільсь-когосподарських культур), твердість – досягти до-пустимого значення (20 кг / см2), вміст повітря в орному шарі – знизитися нижче критичного рівня (15%), а водопроникність ґрунту – зменшитися до 40 - 30 мм / год і нижче.

За період від підготовки ґрунту до збирання врожаю різноманітні машини проходять по полю 5 -15 разів.

Аналіз останніх досягнень і публікацій. Проблемами вивчення та захисту земель від

деградаційних процесів, розвитку ощадливих технологій і землекористування на екологічних засадах присвячені роботи Д.С. Добряка, Д.І. Золотаревської, О.П. Канаша, А.С. Кушна-рьова, В.В. Медведєва, В.Т. Надикто [1 - 3] та ін. Між тим недостатньо дослідженими залишаються питання впливу рушіїв мобільних сільськогосподарських агрегатів на процес ущільнення в родючому шарі ґрунту.

Через використання в сільському господарс-тві України потужних тракторів закордонних фірм виникла необхідність вирішення цих завдань [4], що є особливо актуальним для ринкових відно-син. Прагнення підвищити універсальність трак-торів для роботи зі шлейфом сільськогосподар-ських машин призначених для сусідніх тягових класів пов'язане з гострою необхідністю оцінки їх тягово-енергетичних параметрів та впливу на грунт при випробуваннях і в експлуатації.

М.П. Артьомов 91 N.P. Artiomov



Тенденція щодо збільшення маси машин і аг-регатів спостерігається і за кордоном. У США з 1990 по 2005 г. маса колісних тракторів збільши-лася в 1,9 рази, гусеничних (потужністю понад 50 к.с.) в 1,5 рази, що призводить до підвищення тиску рушіїв на ґрунт. При взаємодії ґрунтів з ходовими системами мобільної техніки (тракторів як базових машин) грунт деформується. Ступінь цієї деформа-ції залежить від його вихідного стану: щільності і во-логості під час проходу техніки, величини контак-тного тиску на грунт і кратності впливу.

Довгий час провідні наукові установи прово-дили широкі дослідження проблем системи рушій – ґрунт, в результаті яких були розроблені стан-дарти щодо норм і методів оцінки впливу рушіїв на ґрунт (ГОСТ 26955 - 86, 26953 - 86, 26954 - 86). У нашій країні використовуються ці ГОСТи, але в 2006 році видано новий ДСТУ 4521:2006 – Норми допустимого максимального тиску ходових сис-тем на ґрунт. Деякі величини допустимого тиску наведені в табл. 1 [5].

Таблиця 1. Норми граничного максимального

тиску ходових систем на ґрунт [5]

Вол

огіс

ть ґ

рунт

у в

шар

і 0-3

0 см

Граничний максимальний тиск на ґрунт ходових систем, кПа,

не більше

навесні влітку та восени

При

пух

ком

у ск

лад

анні

ш

ару

0–1

0 см

(

<0,

9 г/

см3 )

При

пом

ірно

ущ

ільн

е-

ном

у ск

лад

анні

шар

у

0–1

0 см

(0,

9–1

,0 г

/см

3)

При

ущ

ільн

еном

у

скл

адан

ні ш

ару

0–

10

см (

1,1–

1,2

г/с

м3)

При

рів

нова

жно

му

ст

ані ш

ару

0–

10 с

м

(1,2

–1,3

г/с

м3)

0,9 НВ 40 50 60 80

0,7–0,9 НВ 50 60 80 100

0,6–0,7 НВ 60 100 120 140

0,5–0,6 НВ 80 120 140 180

0,4–0,5 НВ 120 160 180 210

Постановка задачі дослідження В процесі виконання агротехнічних операцій

при постійній зміні зовнішніх навантажень, забез-печення зниження його динамічного впливу на ущільнення ґрунту і підвищення стабільності, ефективного використання, є однією з проблем їх експлуатації.

Основною метою дослідження є вивчення зміни тиску в родючому шарі та розробка рекоме-ндацій до зменшення ущільнення ґрунту від інте-нсивності вертикальних прискорень в процесі руху агрегату.

Основний матеріал дослідження. Для забезпечення руху і виконання роботи аг-

регату необхідно прикласти до нього різні сили. Як відомо, згідно основних законів механіки, рух відбувається під дією зовнішніх сил, тому що вну-трішні сили, що діють на агрегат, взаємно врівно-важуються і не можуть викликати його перемі-щення. Згідно законів і принципів механіки в тео-ретичних дослідженнях необхідно розглядати вплив мобільного сільськогосподарського агре-гату на грунт як механічну систему [6].

Ступінь деформації також залежить від пори року: встановлено, що в зимовий час щільність ґрунту під колесами трактора збільшується не-значно, а значить, використання важкої техніки ві-дносно безпечно в цей період. Розглядаючи ґрунт як трифазну систему, цей факт можна по-яснити тим, що рідка фаза – вода, яка, перебува-ючи в рідкому стані, обволікає поверхню твердих частинок ґрунту зразок мастила, знижує тертя ча-стинок ґрунту між собою, при збільшенні наванта-ження сприяє ущільненню.

Переущільнення ґрунту найбільш небезпе-чно восени і навесні, коли грунт буває сильно на-сичений водою. Влітку ступінь переущільнення залежить від кількості опадів, що випали (посуш-ливе або дощове літо).

Вологість ґрунту в момент впливу на неї тех-ніки є найважливішим чинником, який визначає ступінь ущільнення при одному і тому ж наванта-женні. Глибина деформації, що визначається вище названими факторами, а також одиничною масою техніки, тиском на вісь і напругою на гли-бині 50 см, варіює від 20 - 30 до 50 - 60 см. Нас-лідком цього є зниження врожайності зернових і просапних культур на 15 - 30% (контроль – діля-нки з оптимальним ущільненням).

Щільність ґрунту підвищується під впливом техніки від 0,05 до 0,4 г/см3, тобто величина при-росту щільності змінюється від 3 - 4% до 35 - 40%, складаючи в середньому 15 - 20%. При се-редньому ступені ущільнення зниження врожаю при інших рівних умовах досягає 20 - 30% на всіх типах орних ґрунтів. При сильному ступені ущіль-нення втрати врожаю можуть досягати 50 - 60%.

Деформації ґрунтів, що перебувають у при-родному стані, являють собою деформації, влас-тиві тільки полідисперсним системам за умови, що сили відштовхування наближаються до зна-чень сил зчеплення. Тому навіть при лінійній за-лежності між напругою і деформацією (малі нава-нтаження) після зняття навантаження мають мі-сце великі залишкові деформації [1, 2, 7]. Дефор-мації опорної основи є або пружними, або пру-жно-пластичними, з ростом яких до певних меж опорна основа зміцнюється.





Для встановлення функції розподілу тиску, який діє в межах контактної поверхні колеса та опорної основи, необхідно мати залежності між тиском і деформаціями опорної основи та пнев-матичної шини, якщо її прогин під дією заданого навантаження є істотним, що і відрізняє її від жо-рсткого колеса. Зміна тиску шини на грунт в зале-жності від тиску в шині і площі контакту відобра-жена на рис.1.

Рис.1. Деформація ґрунту під дією

рушія трактора

Щоб встановити необхідні залежності були проведені дослідження з використанням вимірю-вально-реєстраційного комплексу і основну увагу приділено зміні прискорень у вертикальній пло-щині. Зміна прискорень підчас роботи трактора показана на рис.2.

Для знаходження вертикальних переміщень остова трактора складемо рівняння проекцій сил на вертикальну вісь Z [8].

,0sin cos 2кринсц

ш2 ам2ш1амр

gmPGFNFFFFFZ

(1)

де G – сила тяжіння, Н; Fин – сила інерції остова трактора, Н; Fр – сила пружного елементу підвіски передньої осі, Н; Fам1 – сила, створена аморти-затором підвіски передньої осі, Н; ш2F – сила,

створена пружністю шини заднього мосту, Н;

ам.ш2F – сила, яка враховує амортизаційні власти-

вості шини заднього мосту, Н; сцN – вертикальна

складова тягової сили, Н; крP – горизонтальна

складова тягової сили, Н; 2m – маса заднього

мосту трактора, кг; g – прискорення вільного па-

діння, м/с2. Аналіз графіка вертикальних прискорень тра-

кторного агрегату показує, що коливання приско-рень знаходяться в межах від 0,05 до 3,2 м/с2 в пікових значеннях. Тобто відбуваються зміни в навантаженні на грунт і це призводить до виник-нення напруження в ньому.

Визначимо напруження в плямі контакту

заднього колеса з ґрунтом 2 за наступною

залежністю

,)),,((F 212к

2ш ам2ш2

bzty

FF (2)

де кккF bа4

– контурна площа контакту ко-

леса з ґрунтом, м2; кк , bа – довжина і ширина

плями площі контакту, м.

Рис.2. Графік зміни вертикальних прискорень трактора(після фільтрації)

Статична деформація задніх шин визнача-ється за формулою

.ш

ст.ш2

2

2 C

gmba

aG

f

(3)

Тоді

.zba

aG 22ш2ш2ш22ш yCbCCgmF

Сила, яка враховує амортизаційні властиво-сті шини

,шшш

шам.ш2

bkykVk

b2yVkF

222Z2

Z2 (4)

де 2y – швидкість зміни висоти профілю дороги

під задніми колесами, м/с. Складемо рівняння для сили інерції трактора:

VmMF Z2 )(ин , (5)

де V Z – прискорення переміщення остова трак-

тора в вертикальному напрямку; 2m – маса зад-

нього мосту трактора. З отриманого рівняння (1) визначимо вели-

чину динамічного навантаження, що приходиться на колеса заднього мосту

.sin cosсц

22212

рkp

шамамk

FPNmFFG

(6)

Після проведення перетворень запишемо




;sin

)m(Mcos

b

z

кр

2сц

шшш

шшш

ррр

ррр

0gmPG

VN

kykVk

yCbCCgmba

aGakkVk

CaCzCba

bG

2

Z

222Z2

22222

1Z

1

(7)

.

sincos)(

b)(z)(

)()m(M

шшрр

крсцшр

шршр

шр2

222211

2

22

Z2Z

yCykCk

PNbCaC

kakCC

VkkV

(8)

Розділимо отримане рівняння (8) на –(М+m2) тоді мажмо

.mMmMmM

mMmM

sin

mM

cos

mM

b

mM

b

mMmM

2

ш

2

ш

2

р

2

р

2

кр

2

сц

2

шр

2

шр

2

шр

2

шр

22

22

1

1

2

2

2Z

2Z

yС

ykC

kP

NCaC

kak

zCC

Vkk

V

(9)

Експериментально визначені вертикальні прискорення трактора V Z

входять до складу рів-

няння (9), інші складові є відомими, або розрахо-ваними величинами. Виходячи із зазначеного мо-жна провести розрахунок сил, що діють на грунт.

Для моделювання деформації опорної пове-рхні ґрунту приймаємо модель, що враховує як пружні, так і в'язкі його властивості. Для подаль-ших розрахунків складемо рівняння впливів.

,0ExE DD (10)

де DE – динамічний модуль пружності ґрунту,

Па; – механічне напруження ґрунту, Па; – від-носна деформація ґрунту.

Складемо рівняння зв’язків, яке матиме на-ступний вигляд

,)( 0xxExE D (11)

де Е – модуль пружності, Па; – коефіцієнт в’яз-

кості, Па∙с. Виразимо з попередніх рівнянь[9]

;DE

x (12)

.DE

x

(13)

Підставляємо отримані результати до рів-няння (10) і запишемо

; 0)()()( DD

DD EE

EE

E

(14)

;0DD EE

EE

(15)

;DD E

EE

E

(16)

;

D

D

E

E1

E

1E (17)

Максимальне механічне напруження в плямі контакту коліс переднього і заднього мостів з ґру-нтом розраховуються за формулою

.; ;;2

22

2

22

1

11

1

11

k

km

k

km

k

km

k

km F

G

F

G

F

G

F

G

(18)

Зв’язок між деформацією ґрунту і механічним напруженням від колеса, з урахуванням власти-востей ґрунту представимо залежністю

.

,

2C

22

2D

2222

1C

11

1D

1111

EE

EE

(19)

Деформації ґрунтів, що перебувають у при-родному стані, являють собою деформації, влас-тиві тільки полідисперсним системам за умови, що сили відштовхування наближаються до зна-чень сил зчеплення. Тому навіть при лінійній за-лежності між напругою і деформацією (малі нава-нтаження) після зняття навантаження мають мі-сце великі залишкові деформації [10].

Деякими дослідниками [2, 7, 9] запропо-новано методики визначення впливу ходових систем на ґрунт, але динаміку зміни щільності ґрунту в процесі руху тракторних агрегатів можливо розрахувати за обґрунтуванням наведеним у залежності (19).

Під дією додаткових механічних напружень, що виникають в процесі контакту шини з ґрунтом, відбувається стрибкоподібне зростання тиску і утворюється межа стискання швидкість руху яких по глибині необхідно додатково дослідити.

Висновки За результатами проведеного дослідження

запропоновано розрахунково-експерименталь-ний метод визначення динаміки деформації ґру-нту і механічного напруження від колеса, з ураху-ванням властивостей ґрунту та величини верти-кальних компонент прискорень. Величини цих





параметрів можуть бути показником зміни ущіль-нення від стохастичних навантажень тракторного агрегату в процесі його руху.

Врахування саме стохастичних режимів до-зволить найбільш повно оцінити процес розпо-всюдження зони стискання і деформації ґрунту під дією сил, що виникають від зміни парамет-рів прискорень.


1. Надикто В.Т. Визначення максимального буксування колісних рушіїв з урахуванням обме-ження їх тиску на грунт. / В.Т. Надикто // Техніка і технології АПК. – 2014. – № 7. – С. 34 - 38.

2. Золотаревская Д.И. Расчет показателей взаимодействия движителей с почвой / Д.И. Зо-лотаревская // Тракторы и сельхозмашины. – 2001. – № 3. – С. 18 - 22.

3. Кушнарев А.С. Механико-технологические основы обработки почвы / А.С. Кушнарев, В.И. Кочев. – К.: Урожай, 1989. – 144 с.

4. Лебедєв А.Т., Артьомов М.П. Обґрунтування ефективності використання ґрунтообробних ма-шинно-тракторних агрегатів моделюванням парціа-льних прискорень / А.Т. Лебедєв, М.П. Артьомов // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробу-вання нової техніки і технологій для сільського гос-подарства України: збірник наук.пр. / ДНУ Укр-

НДІПВТ ім.Л.Погорілого – Дослідницьке, 2013. – Вип. 17(31),кн..2. – С.280 - 293.

5. Техніка сільськогосподарська мобільна. Норми дії ходових систем на ґрунти : ДСТУ 4521:2006. – [Чинний від 2006-08-02]. – К.: Держ-споживстандарт України, 2006. – 18 с. – (Націона-льний стандарт України).

6. Василенко П.М. Методика построения расчетных моделей функционирования механи-ческих систем (машин и машинных систем) / П.М. Василенко, В.П. Василенко. – К.:Колос, 1980. – 135с.

7. Продан М. О теоретической основе уплот-нения почв ходовыми системами машин / М. Про-дан – М.: учебник для ВУЗов, 2003г. – 258 с.

8. Бронштейн И.Н. Справочник по матема-тике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. – М.: Наука. Глав-ная редакция физико-математической литера-туры, 1981. – 720 с.

9. Болдовский В.Н. Оценка влияния движите-лей колесных тягово-транспортных средств на почву. дисс. … канд. техн. наук: спец. – 05.22.02 "Автомобілі та трактори” Болдовский Владимир Николаевич – Харьков, 2011 – 171 с.

10. Медведев В.В. Плотность сложения почв (генетический, экологический и агрономический аспекты) / Медведев В.В., Лындина Т.Е., Лакти-онова Т.Н. – Харьков: 13 типография, 2004. – 244 с. Бюл. № 20.

Аннотация

Влияние изменения вертикальных ускорений машинно-тракторных агрегатов на уплотнение почвы при выполнении агротехнических операций

Н.П. Артёмов

В статье рассмотрены вопросы влияния колебаний вертикальных ускорений на уплотнение почв, как процесса изменения сложения почвы под воздействием высоких механических нагрузок, а именно под воздействием тяжелой сельскохозяйственной техники. Предложен расчетно-экспериментальный метод определения деформации почвы и механического напряжения от колеса, с учетом свойств грунта и величины вертикальных компонент ускорений.

Из-за использования в сельском хозяйстве Украины мощных энергонасыщенных тракторов зару-бежных фирм возникла необходимость решения этих задач, что является особенно актуальным для рыночных отношений.

Основной целью исследования является изучение изменения давления в плодородном слое и раз-работка рекомендаций к уменьшению уплотнения почвы от интенсивности вертикальных ускорений в процессе движения агрегата.

Стремление повысить универсальность тракторов для работы со шлейфом сельскохозяйственных машин, предназначенных для соседних тяговых классов связано с острой необходимостью оценки их тягово-энергетических параметров и воздействия на почву при испытаниях и в эксплуатации.

Влажность почвы в момент воздействия на нее техники является важнейшим фактором, определя-ющим степень уплотнения при одной и той же нагрузке. Глубина деформации, определяемая выше названными факторами, а также единичной массой техники, давлением на ось и напряжением на глу-бине ниже обрабатываемого слоя почвы.

Ключевые слова: вертикальные ускорения, уплотнение, механические нагрузки, динамика




Abstract

The influence of changes in vertical acceleration of trook-traction applianceson soil consolidation during field operations

N.P. Artiomov

The article deals with the influence of vertical accelerations on soil consolidation as a process of change in soil composition under the influence of great mechanical loads namely under the impact of heavy farm machines. A calculation experimental method of determining and mechanical tension from the wheel has been proposed taking into account the soil properties and the value of the vertical acceleration components.

The use of powerful high-energy tractors of foreign production in Ukraine’s agriculture makes it necessary to solve these problems, which is especially relevant in market economy.

The main object of this research is to investigate the pressure change in the fertile layer and to devise recommendations for the reduction of soil consolidation resulting from intensive vertical accelerations during the movement of a field machine.

The desire to enhance the tractors multipurposiness to enable them to work with the chain of farm ma-chines designed for neighbouring drawbar-pull categories leads to an active need to access their drawbar-pull efficiency parameters and influence on the soil during fests and in operation.

The humidity of the soil at the moment of the machines influence is the most important factor determining the consolidation extent under the same working load. The deformation depth is determined by all those fac-tors, as well as by the single mass of machines, by the pressure on the axis and the strain at the depth under the cultivated soil layer.

Keywords: vertical acceleration, seals, mechanical loads, dynamics

Представлено від редакції: А.Т. Лебедєв / Presented on editorial: A.T. Lebedjev Рецензент: В.Ф. Пащенко / Reviewer: V.F. Pashhenko Подано до редакції / Received: 26.05.2017

96 Підходи щодо вибору об’єкту трансферу в системі технологічного забезпечення соняшнику

Approaches to the transfer object selection in the system of sunflower technological supply

© В.М. Тимчук, Є.С. Бондаренко, С.І. Святченко, Р.О. Косенко, С.М. Тимчук, Л.С. Осипова, 2017

© V.M. Tymchuk, Ye.S. Bondarenko, S.I. Svyatchenko, R.O. Kosenko, S.M. Tymchuk, L.S. Osipova, 2017

УДК 633.1:631.15

Підходи щодо вибору об’єкту трансферу в системі технологічного забезпечення соняшнику

В.М. Тимчук1, Є.С. Бондаренко1, С.І. Святченко1, Р.О. Косенко1, С.М. Тимчук2, Л.С. Осипова3

1Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН (м. Харків, Україна)

2Інженерна академія України (м. Харків, Україна) 3Луганський національний аграрний університет (м. Харків, Україна)

Соняшник є незаперечним лідером в аграрному ранговому табелі. Всі розмови і спроби зни-

зити його роль і значення - приречені. Сьогоднішні українські реалії тільки сприяють зростанню актуальність системного підходу щодо соняшнику.

З урахуванням додаткових факторів глобалізації, євроінтеграції, кліматичних трансформацій, децентралізації та інших факторів все це має підвищену актуальність в системі реалізації наявного комплексу конкурентних переваг вітчизняного АПК та України в цілому.

Дослідження проводили згідно завдань НТП 46 і НТП 47 (2006-2010 рр.), ПНД 41 (2011-2015рр.) і ПНД 44 (2016-2017 рр.) В головній організації ЦНО АПВ Харківської області - Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр'єва НААН. Предметом досліджень були визначені періоди і вектори ро-звитку вітчизняного олійно-жирового комплексу на рівні соняшнику. При розробці робочих моде-лей виходили із урахування позицій організації, структурного і ієрархічної побудови систем, фор-малізації і системного підходу на принципах наскрізній координації.

У процесі статистичного аналізу використовували абсолютні та відносні показники динамічних і структурних зрушень, статистичні методи аналізу і прогнозування, табличний і графічний методи представлення результатів.

Технології побудовані за принципом операційного листа не в повній мірі відповідають сучас-ним ринковим вимогам. Технологія, яка базується на традиційній основі із залученням окремих нових (можливо інноваційних) елементів досить важко вписується в процес її комерційного вико-ристання. Технології, які не мають адаптованої методології, механізмів і не гарантує отримання задекларованого кінцевого результату досить важко вписується в процес її комерційної реалізації. Успішні технології як цілісні об'єкти трансферу повинні базуватися на принципах стандартизова-них сировинних ресурсів і наскрізній координації. При цьому обов'язковим елементом успішної ре-алізації технології повинна бути інтеграція її продукції в інші галузі і диверсифікація всього спектру продукції. Запропонована методика може бути використана як інструмент моделювання процесів, здійснення їх статистичної перевірки і обґрунтування. Розроблені і виділені методологічні підходи та алгоритми є специфічною науковою продукцією в системі наукового супроводу та консалтингу галузі рослинництва.

Ключові слова: соняшник, об’єкт трансферу, технологія, методологія

Постановка проблеми. Соняшник є безза-перечним лідером в аграрному ранговому табелі. Всі розмови та спроби знизити (свідомо чи несвідомо) його роль і значення – приречені. Українські реалії сьогодення тільки сприяють зро-станню актуальності системного підходу щодо соняшнику.

З урахуванням додаткових факторів гло-балізації, євроінтеграції, кліматичних трансфор-мацій, децентралізації та інших факторів все це має підвищену актуальність в системі реалізації наявного комплексу конкурентних переваг вітчиз-няного АПК і України в цілому.

Методика досліджень. Дослідження прово-дили згідно завдань НТП 46 та НТП 47 (2006-2010 рр.), ПНД 41 (2011-2015рр.) та ПНД 44 (2016-2017 рр.) в головній установі ЦНЗ АПВ Харківської об-ласті – Інституті рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН. Предметом досліджень було визначено

періоди та вектори розвитку вітчизняного оліє-жирового комплексу на рівні соняшнику. При ро-зробці робочих моделей виходили з урахування позицій організації, структурної та ієрархічної по-будови систем, формалізації та системного під-ходу на засадах наскрізної координації.

В процесі статистичного аналізу використо-вували абсолютні та відносні показники ди-намічних та структурних зсувів, статистичні ме-тоди аналізу і прогнозування, табличний і графічний методи представлення результатів.

Отримані результати. Селекційний ринок, як специфічний цільовий ринок, є дуже ди-намічним і привабливим, особливо в умовах підвищеної конкуренції. Глобальні кліматичні зміни та досить жорсткі умови виробництва сти-мулюють селекціонерів, насінників та маркето-логів і логістів з одного боку, а також аграріїв, тех-нологів, переробників, харчовиків, енергетиків,

В.М. Тимчук, Є.С. Бондаренко, С.І. Святченко, Р.О. Косенко, С.М. Тимчук, Л.С. Осипова 97 V.M. Tymchuk, Ye.S. Bondarenko, S.I. Svyatchenko, R.O. Kosenko, S.M. Tymchuk, L.S. Osipova



екологів з іншого, до активного пошуку підходів, продуктів і рішень (включаючи технологічні), які здатні забезпечити необхідний рівень вироб-ництва та конкурентоздатності.

Маркетинг свідчить, що будь-яка нова ро-зробка в початковий період освоєння ринку здатна зайняти сегмент до 5%. Але яким би не був видатним сорт чи гібрид, по-перше, необ-хідно щоб задекларований (потенційний) та ре-альний рівні врожайності не сильно різнилися і, по-друге, без диктату технології і необхідного рівня задіяних ресурсів обійтись не можна. В зв’язку з чим досить чітко відслідковується праг-матичність зональної спеціалізації та концентра-ції виробництва. Якщо область, наприклад, має кращі умови для реалізації генетичного потен-ціалу продуктивності (РГПП) цілком очікувано в більшій мірі в цій області можна розраховувати і на більш високу урожайність і на більшу прибут-ковість. А отже, слід підкреслити, що всі розмови щодо наведення порядку з соняшником зали-шаться побажаннями і намірами якщо на прак-тичному рівні не досягти підвищення середньої урожайності 3 т/га. Лише тоді є підстави гово-рити про зменшення посівних площ. Переважна частка показників обласних рівней урожайності соняшнику в Україні за моніторинговий період (2010 - 2015 рр.) знаходилась в межах 1,5 - 2,5 т/га. При цьому практично жодна з областей не була локалізована в якомусь одному з сегментів (до 1,5 т/га; 1,5 - 2,5 т/га та > 2,5 т/га) рис. 1.

При застосуванні підходу графічного моде-лювання досить чітко видно, що за посівними площами та виробництвом розподіл областей в значній мірі співпадає, в той час як за уро-жайністю він зовсім інший. Тобто, показник уро-жайності не є провідним.

З методологічної точки зору розглянемо по-казник виробництва. За відправну точку беремо споживання, яке покривається власним вироб-ництвом та імпортом + потенціал експорту. Тепер формалізовано беремо власне виробництво, яке досягається за рахунок задіяних посівних площ і рівня урожайності, яке покриває внутрішнє спо-живання + задіяні потужності переробки та моти-вація для експорту. Оскільки зараз стоїть питання не як отримати високий урожай, а як отримати ви-сокий прибуток, ніяк не можна обійти питання логістики і зональної спеціалізації. На теперішній час виділяється переважаюча орієнтація на ре-сурс посівних площ, бо РГПП і зональна спеціалізація реалізуються неефективно. При цьому вже в середньостроковій перспективі при-ріст задіяних посівних площ на рік не буде пере-вищувати 2 - 2,5% рівня.

Оцінка позицій соняшнику в експорті свід-чить, що сукупний сегмент об’єктів аграрного експорту України в 2011 р. сягав 28% (рис.2).

Одночасно з цим сукупний сегмент соняш-нику серед об’єктів аграрного експорту також склав 28%. При цьому продукти переробки со-няшника охоплювали сукупний сегмент-26% і лише 2% припадало на насіння соняшнику. Тобто з експортованого соняшнику 92,8% припадало на напрями інтегровані в переробку, а 7,2% на сиро-вину.

а)

б)

в)

Рис. 1. Аналіз характеру групування та лока-лізація областей України за рівнем середніх по-казників посівних площ виробництва урожайності соняшнику, 2010 - 2015 рр. а) Посівні площі, тис. га; б) Виробництво, тис. т; в) Урожайність, т/га





Сукупний сегмент об’єктів українського аг-рарного експорту інтегрованими в переробку за вартісними показниками на рівні 2011 р. сягав 52% (за обсягами 28%) (рис. 3).

Рис. 2. Аналіз позиціювання соняшнику за

обсягами експорту серед 10 основних об’єктів аграрного експорту України та інтегрованістю в

переробку (розраховано за даними FAOSTAT 2011, т.), %.

При цьому продукти переробки соняшника

охоплювали сукупний сегмент – 37% (за обся-гами 26%), а частка експортного соняшнику інте-грованого в переробку склала 100%. У тому числі

в сегменті об’єктів українського аграрного експорту інтегрованих в переробку за вартісними показниками на рівні 2011 р. частка соняшнику склала 71,1%.

Рис. 3. Аналіз позиціювання соняшнику за вартісними показниками серед 10 основних

об’єктів аграрного експорту України за інтегро-ваністю в переробку (розраховано за даними

FAOSTAT 2011, тис. $ USA), %

Тобто, говорячи про соняшник, слід виділяти його позиціювання як сировинного і експортно орієнтованого об’єкту трансферу, що в свою чергу вимагає комплексного технологічного і нау-

Рис. 4. Формалізована логістична схема підходів до трансферу цілісних технологій (Тимчук В.М. 2016) кового забезпечення, яке є ефективними лише за інноваційно-інвестиційними векторами (рис. 4).

При формалізованому підході логістична схема трансферу цілісних технологій має досить прагматично враховувати об’єкти трансферу. Відносно соняшника, узагальнено, це є гібриди і технології. Зони трансферу мають враховувати відповідну логістику та ґрунтово-кліматичні умови з позицій високої мажоритарності виробництва. Механізми трансферу охоплюють організаційні інновації та нові алгоритми на всіх етапах ре-алізації. Все вище означене складає відповідний базовий рівень в системі трансформації установи

з державною формою власності до рівня оригіна-тора ОПІВ. Саме за таких умов, перехід до цілісних технологій виглядає достатньо обґрунто-ваним. В цьому сенсі нові методологічні підходи, алгоритми та нова організація процесів зумовлю-ють системний перехід до зональної спеціалізації та концентрації виробництва, переробки, утилізації та ринкову орієнтацію на логістику і рівень стандартизованих сировинних ресурсів. Запуск цих блоків потребує відповідної інно-ваційної інфраструктури, яка здатна поєднувати цілісні технології та регіональні інноваційні си-стеми (РІС). На більш високому ієрархічному і




методологічному рівнях засади наскрізної коор-динації через моніторинг, аналітику, прогноз і ко-регування дозволяють досягти відповідного ба-лансу та керованості процесу.

З позицій переходу на цілісні технології задля ефективної реалізації комплексу конкурентних переваг та ефективного рефінансування і ре-алізації інноваційної моделі розвитку мають бути забезпечені рівні торгових лотів та оптимізація складових технологій (рис. 5).

Це, в свою чергу, і дозволяє провести транс-формацію установи з державною формою влас-ності до рівня оригінаторів ОПІВ.

На рівні 2013 - 2014 МР по соняшнику перер-облялося 96,1% від валового збору (сої – 29,2% та ріпаку – 1,13%) при середньому показнику 71,3%. Що виділяє відносно соняшнику суто ринкові підходи. Для підтвердження цього наве-демо дані аналізу і прогнозу частки соняшнику в сівозміні (рис. 6).

Рис. 5. Формалізована логістична схема підходів до ефективної реалізації комплексу конкурентних переваг при трансфері цілісних технологій (Тимчук В.М. 2016)

Якщо за фактичними даними 2010 - 2016 рр.

прогноз на перспективу свідчив про високу імовірність і очікуваність подальшого наро-щування (R2 = 0,8876) частки соняшнику в сівозміні (х 18,2% , то при накладанні деклара-тивно спланованих показників (х 19,2% імовірність і очікуваність цього була занизькою (R2 = 0,3950). Що цілком співпадає з наведеним вище аналізом (рис. 1).

Рис. 6. Аналіз і прогноз показника частки

соняшника в сівозміні.

Порівнюючи гібрид і сорт як об’єкти транс-феру при всіх рівних репродукція гібриду є вищою. Репродукцію гібридного насіння F1 можна умовно оцінити як супер-супер еліту, в той час як основною репродукцією сортів можна виділити супер - еліту та еліту. В разі ж якщо виробничник не приділить насінництву гідною уваги і того нижче. Тож і різниця в урожайності цілком оче-видна (про якість розмова окрема). Для

порівняння проаналізуємо усереднені показники групи промислових гібридів та сорту СУР як об’єктів трансферу (табл. 1).

При цьому оцінювати і порівнювати будемо в системі 3-х, 4-х, 5-ти та 8-мі пільних сівозмін. Поч-немо з урожайності. Досить чітко видно, що сорт СУР порівняно до промислових російських гібридів рівня 2005 р. відносно краще виглядає в коротко ротаційних сівозмінах, поступаючись їм за урожайністю. За рівнем олійності сорт СУР та промислові гібриди були на достатньо близьких позиціях. За збором олії з гектару сорт СУР значно поступався показникам промислових гібридів. За ураженістю фомопсисом СУР в 2-4 рази поступався показникам промислових гібридів. В цілому сорт СУР поступаючись проми-словим російським гібридам рівня 2005 р. краще виглядав в сівозмінах з короткою ротацією. Під-креслимо, що це порівняльна оцінка сорту СУР до рівня промислових гібридів 2005 року. На сьогодні рівень гібридів є значно вищим. Висно-вок один – вибір об’єкта трансферу тісно пов’яза-ний з технологіями, а система наукового супро-водження має бути більш ефективною, бо умови виробництва динамічно змінюються і треба не тільки за ними встигати, а й випереджувати.

В рослинництві підвищення продуктивності більше ніж на 50% зумовлюється оптимізацією взаємодії рослини та середовища. З іншого боку,





досягнення високої продуктивності, обґрунтова-них економічних показників, якості та подальшої інтеграції в переробку реалізується через техно-логічні механізми. По соняшнику в системі техно-

логічного забезпечення по 17,9% припадає на ос-новний обробіток та збирання і відповідно 30,5% на передпосівний обробіток та сівбу та 33,7% на догляд за посівами (рис.7).

Таблиця 1. Порівняльний аналіз вибору об’єкта трансферу на прикладі модельних об’єктів

(сорт СУР та групи промислових гібридів) в системі технологічного забезпечення. Розраховано за даними Бушнева О.С., ВНДІМК 2005 р.

№ Сорт/гібрид

Сівозміна х - пільна

3-х 4-х 5-ти 8-ми

% % % %

Урожайність, т/га

1 СУР 2,22 80,4 1,76 70,6 1,25 57,3 1,63 56,7

2 Промислові гібриди 2,76 100 2,49 100 2,18 100 2,87 100

Олійність,%

1 СУР 50,8 101,3 51,1 101,9 50,3 100,0 50,0 99,6


Збір олії , т/га

1 СУР 1,02 79,1 0,81 68,6 0,57 58,1 0,78 65,5


Ураження фомопсисом,%

1 СУР 5,4 415,3 2,8 233,3 4,4 463,1 2,3 255,5


Загальна рангова оцінка

СУР -+--/ - -+--/- -0--/- ----/-

З цього огляду цілком очевидно постають пи-

тання зниження технологічних витрат та дивер-сифікацію використання всього набору продукції.

Рис. 7. Розподіл технологічних елементів

технології вирощування соняшнику за основними етапами.

Якщо врахувати генеральне використання со-

няшнику тільки за провідним вектором (отримання олії) – достатньо чітко виділяється необхідність си-стемного використання всього потенціалу куль-тури. За проведеними розрахунками питома вага насіння соняшнику складає 30 % від загальної маси рослини, на стебло і корзинку припадає 60%, а ре-шта (10 %) залишається у ґрунті. За виходом олії та шроту показник є ще меншим. Дещо, покращує ситуацію використання продукції в тваринництві

та в останні роки соняшникової біомаси в енерге-тичних цілях. Тому в напрямах експортної та енергетичної орієнтації України досить важливим напрямом є підвищення потенціалу і якості спеціалізованої сировини для оліє-жирової га-лузі. Попри структурні зміни на світовому ринку рослинних олій та жирів, соняшникова олія зали-шається однією із найдорожчих, але кори-стується значним попитом.

При аналізі біоенергетичної ефективності ви-рощування олійних культур слід враховувати не лише їх енергетичну цінність (вміст олії як провід-ного показника), але і вміст інших найбільш цінних речовин (за напрямами диверсифікації), які вхо-дять до їх складу. Порівняння енергії отриманого врожаю з енергетичними витратами на його виро-щування свідчить, що серед основних вітчизняних олійних культур по соняшнику позитивний енерге-тичний баланс становить 51,6% (соя – 49,3%, ози-мий ріпак – 67,8%, ярий ріпак – 68,7%). Паралель-ний аналіз типових задіяних на сьогодні в АПВ тех-нологій свідчить, що при вирощуванні соняшнику передбачені енерговитрати знаходяться в межах 14,4 – 17,4 ГДж/га. Тож, аналізуючи наведене вище, досить очевидним виглядає висновок щодо неефективності задіяних технологій та низького рівня їх компенсаторики.




Зайвим підтвердженням необхідності ком-плексного підходу відносно соняшника можна на-вести і реалізацію генетичного потенціалу проду-ктивності (РГПП) основних олійних культур за 26 років моніторингу в Харківській області (модель-ний об’єкт) (табл.2).

Таблиця 2. Показники середньо багаторічної реалізації генетичного потенціалу продуктив-

ності (РГПП) основних олійних культур по Харківській області, 2007 - 2013рр., %

РГПП, %

Сон

яш-

ник

Соя

Ріп

ак

Сер

еднє

по

гру

пі

фактичний 47,4 36,3 45,6 43,1

потенційний 70 70 70 70

+до фактичного +22,6 +33,7 +24,4 +26,9

Тепер проаналізуємо реальний рівень. Бе-

ремо фактичні показники одного з районів – в се-редньому частка соняшнику серед посівних площ близько 40% при максимальних показниках на рівні окремих господарств 74%. Тобто, і система сівозмін і система технологій під великим питан-ням. Культуру економічно рівноцінну соняшнику виробничнику знайти важко. В результаті маємо си-туацію, коли щорічно рівень використання даних Богом ресурсів є досить інтенсивним, а їх стабілізація не відповідає необхідному рівню. Щодо переходу на коротку ротацію. З економічної точки зору допоки не буде запропоновано чи винайдено рішень близьких до соняшнику – будуть і коротка ротація і зростання сегменту соняшнику серед

посівних площ. Відносно ж сівозмін - розмова зовсім окрема. З точки зору контролю за вовчком – соняшник не має повертатися в сівозміні раніше ніж через 8 років. Отже, науково обґрунтована сівоз-міна щонайменше має бути 9-ти пільною. Врахову-ючи вищевикладене, виходить, що боротьба із вовчком буде забирати додаткові ресурси і зменшу-вати прибутковість соняшнику.

Реально оцінюючи культуру соняшнику для України, як економічно привабливий об’єкт транс-феру і сировинну базу для оліє-жирової та пере-робної галузей, цілком логічно виникає питання, куди рухатись далі. На теперішній час вітчизняні виробничники навіть на базі існуючих технологій здатні забезпечити відповідні обсяги вироб-ництва. Основне питання в тому, як все це ре-алізувати. На сьогодні поки що ця проблема сто-совно соняшнику ще не стоїть загрозливо гостро, але оцінюючи середньострокові та довгострокові перспективи, слід зважено очікувати загострення конкурентної боротьби з одного боку та нагальну необхідність посилення диверсифікаційних та ін-новаційних напрямів. А перерозподіл посівних площ може бути компенсований підвищенням рівня реалізації генетичного потенціалу продук-тивності соняшнику за рахунок необхідної ком-пенсаторики агротехнологій.

Тепер спробуємо розібратися що ж має зро-бити Україна як потужний учасник спеціалізова-ного ринку соняшнику. Беззаперечним і безаль-тернативним вектором виступають інноваційний процес та формування інноваційної системи спо-живання. На фоні еволюційних та революційних рішень повинно відбуватися системне створення інноваційних рішень з переходом на новий більш високий рівень (рис. 8).

Еволюційні рішення

Револю

ційн

і ріш

ення

БАЗОВИЙ ДОСЯГНУТИЙ РІВЕНЬ

Створення гібридів F1, перехід на гібридну

селекцію

Організація системи насінництва та виробництва

Створення імунних гібридів

Створення високоолеїнових гібридів

Створення високопальмітинових гібридів

Підвищений захист ОПІВ, запуск системи роялті та рефінансування науки (структуроутворююча інновація)*

Формування нових сегментів попиту та споживання (структуроутворююча організаційна інновація)*

Диверсифікація, екологізація, енергоощадність

Диверсифікація, інтеграція,трансфер

Диверсифікація, інтеграція, імпортозаміщення

Диверсифікація, трансфер

Створення стандартизованих сировинних ресурсів

Створення високостеаринових гібридівКластер,інтеграція,трансфер

Досягнутий технологічний рівень АПВ

Створення гібридів стійких до гербіцидів та змін клімату

Вихід на рівень:Ефективної реалізації комплексу конкурентних переваг

Стандартизованих сировинних ресурсівТрансферу цілісних технологій

Наскрізної координаціїІнноваційної системи споживання

ДОБАЗОВИЙ РІВЕНЬРетроспективний моніторингІсторичні дослідженняГенезис національної наукової школи

Генезис культурних традицій та системи споживання

Сис

темни

й мон

ітор

инг,

ана

ліз,

пр

огно

з, мод

елюва

ння,

кор

егув

ання

Інфор

мац

ійні

техно

логії,

немат

еріаль

ні акт

иви

Генезис агропромислового виробництва

Рис. 8. Логістична схема розвитку інноваційного процесу в селекції соняшнику





Це, в першу чергу, передбачає ефективну ре-алізацію комплексу конкурентних переваг, вихід на рівень стандартизованих сировинних ре-сурсів, трансфер цілісних технологій, дотри-мання принципів наскрізної координації і ство-рення національної інноваційної системи спожи-вання інтегрованої у відповідну світову. При цьому досить чітко вимальовується підвищена актуальність системного підходу на міжгалузе-вому і міждисциплінарному рівні, що вимагає зовсім іншої методології та організаційних під-ходів. Якщо проаналізувати етапи реалізації по-тенціалу соняшнику з позицій інноваційного про-вайдингу, вимальовується необхідність систем-них структуроутворюючих рішень.

Висновки. Технології побудовані за принци-пом операційного листа не в повній мірі відповідають сучасним ринковим вимогам. Тех-нологія, що базується на традиційній основі із за-лученням окремих нових (можливо інноваційних) елементів досить важко вписується в процес її ко-мерційного використання. Технології, які не ма-ють адаптованої методології, механізмів та не га-рантують отримання задекларованого кінцевого результату достатньо важко вписуються в процес їх комерційної реалізації. Успішні технології як цілісні об’єкти трансферу мають базуватися на принципах стандартизованих сировинних ре-сурсів та наскрізної координації. При цьому обов’язковим елементом успішної реалізації тех-нології має бути інтеграція її продукції в інші га-лузі та диверсифікація всього спектру продукції. Запропонована методика може використовува-тися як інструмент моделювання процесів, здійснення їх статистичної перевірки та обґрунту-вання. Розроблені та виділені методологічні під-ходи і алгоритми є специфічною науковою про-дукцією в системі наукового супроводження та консалтингу галузі рослинництва.


1. Стратегія інноваційного розвитку України

на 2010 - 2020 роки в умовах глобалізаційних викликів. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http:// kno.rada.gov.ua/komosviti/control/uk/publish /article.art_id=47920

2. Тимчук В.М. Проблемні питання транс-феру технологічних інновацій в АПВ / В.М. Тимчук // Вісник аграрної науки. – 2013. – №2. – С. 23 - 25.

3. Шубравська О. Інноваційний розвиток аг-рарного сектора економіки: теоретико-методо-логічний аспект // Економіка України. – 2012. – № 1. – С.27 - 35.

4. Макаров М.О. Формування інноваційної структури в АПК // Економіка АПК. – 2009. – № 5. – С.93 - 97

5. Timchuk V.M. Methodological approaches to simulating and forming technological innovations in plant production //Вісник центру наукового забез-печення АПВ Харківської області – 2014. – №16. – С.320 - 328

6. Технології вирощування зернових і тех-нічних культур в умовах Лісостепу України /за ред. П.Т. Саблука, Д.І. Мазоренка, Г.Є. Мазнєва 2-ге вид., доп.-К.: ННЦ ІАЕ, 2008. – 720 с.

7. Технологічні карти та витрати на виро-щування сільськогосподарських культур з різним ресерсним забезпеченням / За ред. Д.І. Мазо-ренка, Г.Є. Мазнєва. –Харків: ХНТУСГ. – 2006. – 725 с.

8. Посівні площі сільськогосподарських куль-тур під урожай 2015 року – К., 2015. – 53 с.

9. Рослинництво України статистичний збір-ник за 2014 рік Державна служба статистики України К., 2015. – 180 с.

Аннотация

Подходы при выборе обьекта трансфера в системе технологического обеспечения подсолнечника

В.М. Тымчук, Е.С. Бондаренко, С.И. Святченко, Р.А. Косенко, С.М. Тымчук, Л.С. Осипова

Подсолнечник является неоспоримым лидером в аграрном ранговом табеле. Все разговоры и попытки понизить (осмысленно или неосмысленно) его роль и значение – обречены. Сегодняшние украинские реалии только способствуют росту актуальности системного подхода относительно подсолнечника.

С учетом дополнительных факторов глобализации, евроинтеграции, климатических трансформаций, децентрализации и других факторов все это имеет повышенную актуальность в системе реализации имеющегося комплекса конкурентных преимуществ отечественного АПК и Украины в целом.

Исследования проводили согласно заданий НТП 46 и НТП 47 (2006-2010 гг.), ПНД 41 (2011-2015гг.) и ПНД 44 (2016-2017 гг.) в главной организации ЦНО АПП Харьковской области – Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН. Предметом исследований были определены периоды и




векторы развития отечественного масло-жирового комплекса на уровне подсолнечника. При разработке рабочих моделей исходили изучета позиций организации, структурного и иерархического построения систем, формализации и системного подхода на принципах сквозной координации.

В процесе статистического анализа виспользовали абсолютные и относительные показатели ди-намичных и структурных сдвигов, статистические методы анализа и прогнозирования, табличный и гра-фический методы представления результатов.

Технологии построенные по принципу операционного листа не в полной мере соответствуют со-временным рыночным требованиям. Технология, которая базируется на традиционной основе с при-влечением отдельных новых (возможно инновационных) элементов достаточно трудно вписывается в процес ее комерческого использования. Технологии, которые не имеют адаптированной методологии, механизмов и не гарантирует получение задекларированного конечного результата достаточно трудно вписывается в процес ее комерческой реализации. Успешные технологии как целостные обьекты трансфера должны базироваться на принципах стандартизированных сырьевых ресурсов и сквозной координации. При этом обязательным элементом успешной реализации технологии должна быть ин-теграция ее продукции в другие отрасли и диверсификация всього спектра продукции. Предложенная методика может быть использована як инструмент моделирования процесов, осуществление их стати-стической проверки и обоснования. Разработанные и выделенные методологические подходы и алго-ритмы являются специфической научной продукцией в системе научного сопровождения и консалтинга отрасли растениеводства.

Ключевые слова: подсолнечник, обьект трансфера, технология, методология Abstract


V.M.Tymchuk, Ye.S.Bondarenko, S.I.Svyatchenko, R.O.Kosenko, S.M.Tymchuk, L.S.Osipova

Sunflower is the undisputed leader on agrarian rank list. All the attempts (deliberate or unintentional) to decrease its role and significance are destined to fail. Today’s Ukrainian realities enhance the escalation of system approach relevance concerning sunflower.

Taking into account additional factors of globalization, European integration, climate changes, decentralization and others this has increased relevance in the system of implementation the available competitive advantage complex of domestic agribusiness and Ukraine as a whole.

The investigations were held according to tasks at the main organization in Kharkiv region – Crop production Institute named after V.Ya.Yuriev NAAS. The subject matter was defined as periods and vectors of domestic oil-fat complex development at the level of sunflower. Developing the working models we proceeded from taking into account the organization positions, structural and hierarchical system construction, formalization and systematic approach based on cross-sector coordination principles.

Absolute and relative indicators of dynamic and structural shifts, statistical analysis and forecasting methods, tabular and graphical result-presenting methods were used in the process of statistical analysis.

Technologies built by the operational list principle do not fully meet modern market requirements. Technology based on traditional framework including specific new (possibly innovative) elements causes some difficulties concerning its fitting into the process of commercial use. Technologies without adapted methodology and mechanisms that do not guarantee the declared final result obtaining are quite difficult to fit into its commercial implementation. Successful technologies as integral transfer objects should be based on the principles of standardized raw material resources and cross-sector coordination. At the same time the production integration into other industries and diversification of the entire product range should be the mandatory element of successful implementation. The proposed methodology can be used as a tool for process modeling and realization of their statistical verification and substantiation. Developed and singled out methodological approaches and algorithms are the specific scientific production in the system of the crop sector scientific support and consulting.

Keywords: sunflower, transfer object, technology, methodology

Представлено від редакції: В.І. Пастухов / Presented on editorial: V.I. Pastukhov Рецензент: С.І. Крнієнко / Reviewer: S.I. Krnijenko Подано до редакції / Received: 13.03.2017

104 Модель определения величины одноразовой денежной помощи в случае гибели лиц …

A model for determining the amount of one-off monetary assistance in case of a death …

© В.Ю. Дубницкий, Г.В. Фесенко, И.А. Черепнев, 2017

© V.Y. Dubnytsky, H.V. Fesenko, I.A. Cherepnev, 2017

УДК 36.369:330.4(075.8)

Модель определения величины одноразовой денежной помощи в случае гибели лиц, имеющих воинские или специальные звания

В.Ю. Дубницкий1, Г.В. Фесенко2, И.А. Черепнев3

1Харьковский институт ГВУЗ «Университет банковского дела» (г. Харьков, Украина)

2Харьковский национальный университет городского хозяйства имени А.Н. Бекетова (г. Харьков, Украина)

3Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко (г. Харьков, Украина)

В статье рассмотрены подходы к расчету размера и формы выплаты денежной помощи в

случае гибели человека при выполнении служебных обязанностей. Проведен исторический анализ законодательства различных стран по замене принципа кро-

вной мести возможностью выплаты денежного выкупа. Отмечено, что в конце XIX века в ряде стран (Греция, Албания, Сербия, Италия, на Корсике, Япония, Йемен и др.) кровная месть явля-лась частью обычного права и действовала параллельно публичному праву. В некоторых респу-бликах СССР, не смотря на активную идеологическую работу и мощный аппарат прокуратуры и правоохранительных органов, данный обычай оставался мощным социальным регулятором. Не-смотря на противодействие публичного права и осуждение, с точки зрения культурных ценностей, этот древний обычай общинно-родового строя бытует на территории современной Туркмении, Таджикистана, Киргизии, Казахстана, Грузии, Абхазии, Азербайджана.

Отмечено, что в период формирования и развития постоянных армий в Европе, появились выплаты отставным военным, в том числе их вдовам (матерям или детям). Первым международ-ным прецедентом попытки оценить стоимость жизней своих убитых граждан, был Версальский мирный договор (28.06.1919 г.).

Первые серьезные научные исследования по определению стоимости жизни человека были начаты в США в 30-х годах ХХ в процессе оценки последствий дорожно-транспортных про-исшествий. Не смотря на то, что в мировой практике накоплен значительный опыт по расчету экономического эквивалента «цены жизни человека», в Украине отсутствует единый стандарт расчета стоимости человеческой жизни, позволяющий определить компенсацию при гибели че-ловека. Практически всегда, сумма выплат определяется либо ведомственными нормативно-пра-вовыми документами, либо узко профилированными законодательными актами.

Для определения размера компенсации в случае наступления рассматриваемого события авторами выбрана схема компенсации неполученного дохода, который состоит из денежного со-держания, неполученного за весь срок оставшейся службы, и выплачиваемой пожизненно пенсии. Возможная заработная плата или иные доходы, полученные во время пребывания на пенсии, не учитываются при расчете величины неполученного дохода. Предлагаемая схема построена на принципе усреднённого подхода, исходя из морального принципа о равенстве каждого перед рассматриваемым событием. При расчете величины компенсации все сомнения толкуются в по-льзу потерпевшего. Получено математическое выражение, позволяющее определить окончатель-ный размер выплат.

Ключевые слова: гибель человека, стоимость жизни, потерпевший, денежная помощь,

компенсация, неполученный доход, заработная плата, пенсия, рента, усредненный подход

Постановка проблемы. Вторая половина ХХ века ознаменована началом процесса фор-мирования социальных государств. Как след-ствие этого в национальных конституциях и в международных правовых документах было за-креплено положение о человеческой жизни, как

высшей социальной ценности, находящейся под охраной закона. В статье 3 Всеобщей деклара-ции прав человека говорится, что: «каждый чело-век имеет право на жизнь» [1]. Конституции Пор-тугалии, Словении, Испании содержат тезис о неприкосновенности человеческой жизни [2].

В.Ю. Дубницкий, Г.В. Фесенко, И.А. Черепнев 105 V.Y. Dubnytsky, H.V. Fesenko, I.A. Cherepnev



После образования на базе СССР независи-мых государств, это же положение стало крае-угольным камнем их высших законов. Так, Кон-ституция Республики Таджикистан (ст. 5) объяв-ляет жизнь человека «высшей ценностью», в Российской Федерации «человек, его права и свободы являются высшей ценностью. Призна-ние, соблюдение и защита прав и свобод чело-века и гражданина – обязанность государства» (ст. 2). В статье 3 Основного Закона Украины также продекларировано, что: «Людина, її життя і здоров'я, честь і гідність, недоторканність і без-пека визнаються в Україні найвищою соціальною цінністю» [3 - 5]. С философских и гуманитарных позиций невозможно оценить стоимость жизни че-ловека. Как сказал Альберт Эйнштейн: «Жизнь священна; это, так сказать, верховная ценность, которой подчинены все прочие ценности» [6]. Однако, «потреба впровадження вартісних оцінок життя середньостатистичної людини як економіч-ної величини ризику для життя і здоров'я виникла, насамперед, у страхуванні, економіці охорони здоров’я, природокористуванні та екології, при розробці та впровадженні заходів національ-ної безпеки» [7].

На протяжении веков практически во всем мире господствовал институт кровной мести так, как основной платой за жизнь человека могла служить только жизнь другого человека. Извест-ный криминалист, ординарный профессор Киев-ского университета Александр Федорович Кистя-ковский в магистерской диссертации, защищен-ной в 1867 г. писал: «Не подлежит ни малейшему сомнению, что все народы проходили чрез этот период жизни, так как образование общегосудар-ственной власти есть плод долговременной жизни и тяжких усилий – и потому явление более позд-него времени. История сохранила памятники этого состояния относительно большинства наро-дов, как то: евреев, греков, римлян некоторые, впрочем, отвергают существование мести у сих последних), народов германского, романского и славянского племени. Остатки кровавой мести в некоторых странах Европы, как то: в Шотландии, Ирландии, Швеции и Швейцарии, существовали еще в XVI и XVII столетиях. В Черногории, Алба-нии и Корсике они до сих пор удержались» [8].

Раскроем современному читателю смысл не-которых терминов, содержание которых в XIX веке отличалось от содержания, привычного для наших современников. Ординарный профессор соответствовал наивысшей градации профес-сорских званий, принятых в России до 1918 г. Во второй половине XIX в России существовала та-кая иерархий ученых степеней: кандидат-ма-гистр – доктор, в отличие от современной: ма-гистр-кандидат – доктор.([9, С. 1075], [10, 11].

Как показали более поздние исследования, кровная месть продолжает существовать и в ХХI веке. Она, будучи частью обычного права и действуя параллельно публичному праву, сохра-няется в Греции, Албании, Сербии, Италии, на Корсике, Японии, Йемене.

В некоторых республиках СССР, не смотря на активную идеологическую работу и мощный аппарат прокуратуры и правоохранительных ор-ганов, данный обычай, оставался мощным соци-альным регулятором. Несмотря на противодей-ствие публичного права и осуждение культурой, этот древний обычай общинно-родового строя бытует на территории современной Туркмении, Таджикистана, Киргизии, Казахстана, Грузии, Аб-хазии, Азербайджана [12, 13].

Появление товарно-денежных отношений из-менило ситуацию и позволило перейти к компен-сации за жизнь человека выраженной в денеж-ном или товарном эквиваленте. В шумерской табличке (3 тысячелетие д.н.э.) говорится о де-нежном возмещении за телесное повреждение. В Арабском халифате (с 7 в.н.э.) родственники по-гибшего, получив выкуп, прощали убийцу. Выкуп должен был состоять из 100 верблюдов и 12 ты-сяч дигремов деньгами, причем за убийство жен-щины выкуп уплачивался в половинном размере, за убийство неверного – в размере одной трети.

В средневековье по Салической правде древних франков цена жизни была установлена законом, причем у разных категорий населения цена жизни значительно разнилась. Суммы были следующие: 30 солидов за убийство раба, за сво-бодную женщину, не способную к деторождению – 200 солидов; за свободную женщину, имеющую детей – 600 солидов; за свободного франка – 200 солидов; за мальчика до 10 лет – 600 солидов и т.д. [14].

В Русской правде основными видами наказа-ния за преступления были денежные взыскания, с преступника. В случае убийства эти суммы со-стояли из штрафа (виры) в пользу князя и ком-пенсации (головничество) родственникам потер-певшего. Величина виры постоянна: за свобод-ных людей вообще – 40 гривен. Двойная вира в размере 80 гривен полагалась вначале за убий-ство огнищанина (т.е. представителя высшего служилого класса), а позднее – за убийство кня-жих мужей, конюшего, старосты и тиуна.… За совершение таких преступлений, как: отсече-ние ноги, руки, носа, выкалывание глаза, убий-ство свободной женщины, взималось «полуви-рье» – т.е. штраф в размере 20 гривен. За убийство лиц рабского сословия взыскивался штраф в 12 гривен.

Родственникам убитого полагалось денеж-ное вознаграждение, именовавшееся головниче-ством. По мнению большинства исследователей,





размер головничества был равен размеру виры [15]. Эти суммы были достаточно велики для сво-его времени.

Специалисты по страхованию Российской Федерации предприняли попытку перерасчета сумм штрафов за смерть человека, которые фи-гурируют в Русской правде в современный экви-валент: «в 12 веке возмещение за одного убитого человека составляло от 5 до 80 гривен серебра. При пересчете на сегодняшние деньги, исходя из стоимости серебра, это составляет от 5 до 182 тыс. рублей. Однако надо помнить, что покупа-тельная способность серебра в 12 веке была су-щественно выше, чем сейчас.

Примерный паритет покупательной способ-ности можно установить из следующего факта. Согласно саге «Прядь об Эймунде Хрингссоне» Ярослав Мудрый платит варяжским наемникам по 27 г. серебра в год (помимо прочего натураль-ного содержания). Сегодня зарплата американ-ского солдата, воюющего в Ираке, составляет около 50 тыс. долл. в год. Если приравнять «труд» современного американского солдата и средневекового наемника, мы получим реальную стоимость одной гривны серебра, равную 390 тыс. рублей. Таким образом, стоимость челове-ческой жизни на Руси в 12 веке колебалась в пре-делах от 2 до 31 млн. рублей в ценах 2007 года в зависимости от общественного статуса человека» [16].

Первым международным прецедентом по по-пытке оценить стоимость жизней своих убитых граждан был Версальский мирный договор (28.06.1919 г.), ознаменовавший окончание Пер-вой мировой войны.

В процессе переговоров державы-победи-тельницы так и не пришли к окончательному ре-шению вопроса о размерах репараций. Поэтому они отказались фиксировать в мирном договоре сумму репарационных обязательств Германии и приняли общую формулировку, которая обязы-вала германское правительство возместить ущерб, причиненный гражданам союзных держав и оплатить расходы на пенсии солдатам стран Антанты и членам их семей. Определенно был установлен только первый взнос в счет репара-ций, подлежавший уплате до 1 мая 1921 г., – 20 млрд. марок» [17].

Вызывает интерес тот факт, что последний платеж по репарациям в размере 59,5 млн фун-тов стерлингов был произведен Германией в начале октября 2010 года. После этого у Берлина не осталось долгов, возникших в результате Пер-вой мировой войны. Большая часть выплачен-ных денег была направлена физическим лицам, пенсионным фондам и корпорациям – держателям облигаций на получение репараци-онных выплат [18].

Известны факты оценки жизни человека в случае выкупа военнопленных. Так, например, заботой о судьбе соотечественников, попавших в плен, было продиктовано заключение Киевской Русью с греками ряда договоров об «ис-куплении» пленных, в частности, великим князем Киевским Олегом в 911 г. и князем Игорем в 945 г. Ими устанавливались взаимные обя-зательства о выкупе россиян и греков, в какой бы стране они ни находились, и об отправке их на родину. В договоре 911 г. говорилось и о выкупе военнопленных.

Позже, уже в XVII Соборное уложение 1649 года царя Алексея Михайловича закрепляло по-рядок сбора средств и конкретные суммы выкупа: «Полоняником на окуп збирати денги ежегод з го-родов всего Московского государства, с посад-ских дворов и с ямщиков, и со всяких жилецких людей, которые живут в городех на посадех, и с уездных с патриарших и с митрополичих и с ар-хиепископлих и епископлих и с монастырских вотчин, со крестьян и з бобылей з двора по осми денег. А государевых дворцовых сел, и черных волостей и с помещиковых и с вотчинниковых крестьян з двора по четыре денги, а с служилых людей, с стрелцов и с казаков, и с пушкарей и з затинщиков и с воротников, и с казенных плотни-ков и с кузнецов, и со всяких служилых людей, з двора по две денги. А на окуп давати полонени-ком за дворян и за детей боярских, которых при-возят на окуп турские и крымские послы и гре-чане, с их окладов, которые взяты на боех с по-местных окладов, со ста четвертей по дватцати рублев. А которые взяты будут в полон не на бою, и не в посылках, и тем давати на окуп со ста четвертей по пяти рублев. За московских стрелцов по сороку рублев. О украинных горо-дов, за стрельцов и за казаков по двадцати по пяти рублев. За посадских людей по дватцати рублев за человека. За пашенных крестьян и за боярских людей по пятинатцати рублев за человека» [19,20].

В период формирования и развития постоян-ных армий в Европе, появились выплаты отстав-ным военным, в том числе их вдовам (матерям или детям). Имперский генералиссимус итальян-ского происхождения, крупный полководец XVII века Монтекуколи, предъявлял к личному со-ставу армии большие требования, но одновре-менно заботился о материальном его обеспече-нии и авторитете. «Праздность, – писал он, – мать всем грехам, а труд – питатель доброде-тели. Для того надлежит военному человеку бес-престанное старание прилагать о причинении вреда неприятелю своему, о приобретении себе пользы или уже беспрерывно в трудах и в беспо-койстве быть» Солдат и офицеров на тяжелый труд должны вдохновлять всеобщее уважение и




хорошие материальные условия. «Где солдату почтения нет, там вся армия в презрении». Автор трактата отметил хорошую оплату военной службы в Испании, в том числе награждение «по-ловинным жалованием жены и детей умершего офицера или солдата» [21].

Король Пруссии Фридрих Великий так же не оставлял без денежной поддержки семьи погиб-ших офицеров. Хорошо известным стал случай, когда королю написала вдова одного из офице-ров, погибшего в бою, с просьбой о назначении положенной законом пенсии (как сейчас говорят, «по утрате кормильца»). Вдова сообщала, что страдает неизлечимой болезнью, а ее дочери «принуждены доставать себе пропитание тру-дами рук своих», но что они слабого сложения и потому она страшится за их здоровье и жизнь. «А без них, – добавляла она, – я должна умереть с голоду! Прошу Ваше величество о скорой по-мощи!» Экономный до скупости Фридрих навел справки и выяснил, что свободных пенсий в госу-дарстве сейчас нет, и не имеется никакой воз-можности отступить от установленного им самим количества «пенсионов». Однако король, поду-мав, ответил просительнице: «Сердечно сожа-лею о Вашей бедности и о печальном положении Вашего семейства. Для чего Вы давно уже не от-неслись ко мне? Теперь нет ни одной вакантной пенсии, но я обязан Вам помочь, потому что муж Ваш был честный человек и потеря его для меня очень прискорбна. С завтрашнего дня я прикажу уничтожить у моего вседневного стола одно блюдо; это составит в год 365 талеров, которые прошу Вас принять предварительно, пока очи-стится первая вакансия на пенсион» [22].

Была предусмотрена выплата регулярных денежных сумм семьям погибших офицеров и в Российской империи, причем их порядок и раз-мер зависел от причины смерти военнослужа-щего. В соответствии с указом 1799 года, 100 % денежного содержания офицеров погибших в сражениях выплачивалось их вдовам пожиз-ненно, сыновьям – до достижения 16-го летнего возраста или поступления на службу. Дочери по-гибшего офицера получали эти выплаты до заму-жества или помещения в воспитательное заве-дение. Основной для начисления семейству офицера пенсии считалась та сумма, которую по-лучал бы он сам, выйдя в отставку в день смерти. Вдове назначалась ½ пенсии мужа и на каждого из детей – ⅓ другой половины, так что полную пенсию получала вдова с тремя детьми. Круглые сироты получали до ¼ пенсии отца. После 1843 года, офицеров, которые скончались от ран (в те-чение 10 лет после их получения), приравняли к погибшим на поле брани [23].

Во Франции XIX века вдовам обыкновенно назначалось 1/3 пенсии мужа, но для вдов воен-

нослужащих, убитых и погибших на войне, этот размер мог быть увеличен. Круглые сироты полу-чали пенсию в размере пенсии матери, притом до совершеннолетия младшего из сирот; по мере достижения совершеннолетия старшими детьми, их доля распределялась между младшими. В ис-ключительных случаях, при оказании отечеству выдающихся заслуг, парламент, в силу специ-ального закона, мог назначить военнослужащим (как и другим гражданам) пенсии по особому по-становлению, распространяя право на таковую на вдову и потомков пенсионера. В таком по-рядке была назначена пенсия в 100 тысяч фран-ков генералу Пелисье, с распространением свя-занных с нею прав на старших его детей муж-ского пола [24].

Анализ результатов последних исследо-ваний и публикаций. Принято считать, что пер-вые исследования по определению стоимости жизни человека были начаты в США в 30-х годах ХХ в процессе оценки последствий дорожно-транспортных происшествий [25]. За прошедшие десятилетия появилось много теорий формули-рующих различные подходы к расчету денежного эквивалента жизни человека [16, 26, 27].

1) К началу шестидесятых годов 20 века в США и Великобритании было установлено, что среднестатистический участник дорожного дви-жения оценивает свою жизнь примерно в 6 раз выше дисконтированной зарплаты, которую он мог заработать за всю свою жизнь.

2) Другая методика экономической оценки стоимости жизни человека, разработанная в США и Великобритании во второй половине 20 века, ос-нована на том, что экономический эквивалент жизни среднестатистического человека среднего возраста равен отношению среднедушевого рас-полагаемого денежного годового дохода к сред-ней вероятности смерти в течение года.

3) Еще одна методика основана на оценке превышения заработной платы сотрудников, за-нятых на опасных производствах, над уровнем оплаты труда работников, меньше рискующих жизнью и здоровьем. В рамках описываемой ме-тодики рассматривали несколько выборок лю-дей, подверженных на работе разному уровню риска. Данная методика позволяет получить оценку стоимости жизни, как среднего работника, так и работников с повышенным или понижен-ным уровнем риска.

4) Одним из показателей, свидетельствую-щих о стоимости человеческой жизни, является потребительская оценка страховой суммы при заключении договора накопительного и риско-вого страхования жизни.

5) Самооценка стоимости человеческой жизни может быть также получена исходя из со-





циологических опросов относительно справедли-вого уровня компенсации семьям погибших в разных катастрофах.

6) Экономическим эквивалентом стоимости человеческой жизни также могут считаться раз-меры компенсационных выплат семьям погиб-ших или лицам, утратившим здоровье в резуль-тате аварий или катастроф. Это могут быть уста-новленные государством выплаты, выплачивае-мые в бесспорном порядке или компенсации, назначенные судебным решением.

В различное время предлагались достаточно экзотические методы оценки человеческой жизни. В 1985 году американский фантаст Артур Порджес впервые выступил с новой идеей: он подсчитал стоимость химических соединений, находящихся в теле человека. Тогда он опреде-лил их совокупную стоимость в $1,80. В 2006 году Бюро по Делам Химии и Почв (действует в со-ставе Министерства Сельского Хозяйства США) подняло цену до $4,50. Оно определило, что тело человека на 65% состоит из кислорода, на 18% – из углерода, на 3% из азота, на 1,5% – из кальция, на 1% – из фосфора и пр. (были учтены и 0,0004% железа и 0,0004% йода). Стоимость этих субстанций была определена с помощью биржевых котировок.

В 2002 году журнал Wired пошел по иному пути: он определил не основную эквивалентную стоимость человеческой жизни, а стоимость чело-веческого тела. Была вычислена максимальная стоимость, которую можно получить за счет про-дажи различных человеческих органов. Методика подсчета основывалась на официальной стоимо-сти отдельных человеческих органов, применяе-мых в медицине и биотехнологической индустрии США. Цены «черного рынка» в расчет не принима-лись. Так, стоимость костного мозга человека была оценена в $ 23 млн. (из расчета $23 тыс. за грамм), стоимость легкого – $ 116,4 тыс., почки – $ 91,4 тыс., сердца – $ 57 тыс. Кроме этого, были оценены коммерческие возможности сдачи яйце-клеток женщинами и спермы – мужчинами и т.д. В итоге здоровое человеческое тело было оце-нено в $ 45 млн. [26].

Специалисты США и Великобритании, как признанные лидеры в исследовании послед-ствий дорожно-транспортных происшествий, в начале шестидесятых годов 20 века установили, что среднестатистический участник дорожного движения оценивает свою жизнь примерно в 6 раз выше дисконтированной зарплаты, которую он мог заработать за всю свою жизнь. В табл. 1, 2 представлены соответственно: расчетные дан-ные стоимости жизни человека, проведенные в 2005 году и примеры наиболее крупных выплат семьям погибших, приведенные в работе [16].

Таблица 1. Экономический эквивалент жизни среднестатистического человека по ряду стран

в соответствии с первой методикой

Страна

Экономический эквивалент жизни среднестатистиче-ского человека в 2005 г.,

млн. долл.

Португалия 1,09

Германия 2,12

Франция 2.12

Япония 2.24

Великобритания 2,32

Нидерланды 2,42

Швеция 2,48

США 2,63

Люксембург 5,02

Таблица 2. Примеры из мировой практики

выплат семьям погибших

Событие Дата

Кол

иче

ство

по

гиб

ших

, чел

.

Раз

мер

вы

пла-

ченн

ой к

омпе

нса-

ци

и н

а од

ного

че

лов

ека

Гибель шаттла

«Columbia» 2003 7 3,8 млн.

долл.

Теракт в Нью-Йорке 11.09.2001 2750 $ 1,5

- 4,5 млн.

Гибель Airbus A320 а/к «Gulf Air» у побере-жья Бахрейна

август 2000

143,

из

них:

64

еги

птян

ина

Еги

петс

ким

се

мья

м (

в ты

с. $

):

130

за в

зрос

лог

о;

75 з

а по

дро

стка

; 3

0 за

реб

енка

Гибель Concorde а/к «Air France» под Парижем

2000 101 $ 1,5 млн.

Гибель са- молета а/к

«Swissair» у побережья

Канады

1998 229 $ 3 млн.

Гибель самолета а/к

«Pan American»над Локбери

1988 $ 1,85 млн.

Смерть аме-риканского солдата в

Ираке $ 500 тыс.




Для сравнения приведем данные по размеру компенсаций потерпевшим в результате аварий или катастроф в Украине и России (табл. 3 и 4) [16, 28]:

Таблица 3. Размер компенсаций потерпевшим в

результате аварий или катастроф в Украине

Событие Дата

Размер компенсации семье за од-ного погиб-

шего

Авария на «Шахте им. А.Ф. Засядько» 2007 100 тыс. грн.

Наводнение в Карпатах 2008 100 тыс. грн.

Ураган на Западной Украине 2010 300 тыс. грн.

Взрыв на шахте «Суходольская – Восточная» в

Луганской области

2011

1 млн. грн. за счет

компании «Краснодон-

уголь»

Пожар на Ювелир-ной фабрике «Харт-

рон» в Харькове

Январь 2014 100 тыс. грн.

ДТП на железнодо-рожном переезде

под Сумами

Февраль 2014 100 тыс. грн.

Выброс газа в шахте имени Академика А.А. Скочинского в

Донецке

Апрель 2014 100 тыс. грн.

Как видно из приведенных цифр, суммы ком-пенсаций, на которые могут рассчитывать жители Украины и Российской, значительно уступают ана-логичных в странах т.с. «дальнего зарубежья».

В Украине отсутствует единый стандарт рас-чета стоимости человеческой жизни, позволяю-щий определить компенсацию при гибели чело-века [29]. Практически всегда, сумма выплат определяется либо ведомственными норма-тивно-правовыми документами, либо узко про-филированными законодательными актами. Не-сколько в лучшем положении находятся пасса-жиры и работники транспорта. В случае несчаст-ного случая на транспорте срабатывает меха-низм обязательного личного страхования, за-крепленного в соответствующем постановлении Кабинета Министров Украины [26]. В пунктах 6 и 8 этого постановления определено соответ-ственно, что: «Розмір страхової суми для кожного застрахованого становить 6000 неоподатковува-них мінімумів доходів громадян» и «Страховики виплачують страхові суми:

а) у разі загибелі або смерті застрахованого внаслідок нещасного випадку на транспорті сім'ї загиблого або його спадкоємцю у розмірі 100 від-сотків страхової суми;

б) у разі одержання застрахованим травми внаслідок нещасного випадку на транспорті при встановленні йому інвалідності:

I групи – 90 відсотків страхової суми; II групи – 75 відсотків страхової суми; III групи – 50 відсотків страхової суми; в) у разі тимчасової втрати застрахованим

працездатності за кожну добу – 0,2 відсотка страхової суми, але не більше 50 відсотків стра-хової суми» [30].

Таблица 4. Размеры компенсационных выплат в РФ семьям погибших в авиакатастрофах и терактах

Событие Дата Количество погибших, чел.

Размер выплаченной компенсации на одного человека

Катастрофа Аirbus A310 а/к «Сибирь» (S7) в Иркутске 09.07.2006 127 162 тыс. рублей

Гибель ТУ-154 а/к «Сибирь», сбитого над Черным морем 04.10.2001 78 20 тыс. долл.

Гибель ТУ-154М а/к «Владивосток-Авиа» под Иркутском 03.07.2001 145 2000-10200 долл.

Авария на шахте «Ульяновская» в Кузбассе 19.03.2007 108 3,2 млн. рублей

Теракт на Черкизовском рынке в Москве 21.08.2006 52 100 тыс. рублей Теракт в школе Беслана 01 - 03.09.2004 1 млн. + 100 тыс.руб. дополнительно за погибшего ребенка

01.09.2004-03.09.2004

338 1 млн.

+ 100 тыс. рублей за по-гибшего ребенка

Взрыв у станции метро «Рижская». 31.08.2004 11 200 тыс. рублей Теракт в Московском метро между станциями «Автозаводская» и «Павелецкая» 09.02.2004 41 100 тыс. рублей

Взрыв в вагоне электропоезда «Кисловодск- Минеральные Воды» 05.12.2003 47 50 + 50 тыс. рублей

Теракт в Моздоке 01.08.2003 50 100 тыс. рублей

Теракт в Тушино (рок-фестиваль «Крылья») 07.07.2003 16 100 тыс. рублей

Взрыв Дома правительства Чечни 28.12.2002 71 100 тыс. рублей





Различные законодательные акты в Украине, такие как: «Об общеобязательном государствен-ном социальном страховании от несчастного случая на производстве или профессионального заболевания, повлекших утрату трудоспособно-сти», «О милиции» (в период его действия), по-становлениями Кабинета министров Украины об обязательных видах страхования, размером страховой суммы по договорам добровольного страхования жизни и здоровья устанавливают различные размеры эквивалента человеческой жизни. В табл. 5 представлены данные по разме-рам страхового возмещения за вред жизни и здо-ровью определенных категорий граждан Укра-ины по обязательным видам страхования [29].

До 2014 года, в соответствии с законом «О статусе народного депутата Украины», действо-вало положение, согласно которому «жизнь и здоровье народного депутата подлежат обяза-тельному государственному страхованию за счет бюджетных ассигнований на обеспечение дея-тельности Верховной Рады Украины в сумме де-сятилетнего денежного содержания народного депутата» (ст. 30 п. 1 этого закона), что состав-ляло почти 1,5 млн грн. [29].

При отсутствии общего подхода в Украине к принципам формирования и размерам суммы выплачиваемой в случае смерти человека при выполнении служебных обязанностей не явля-ется исключением и пакет нормативно правовых документов разработанный для сотрудников си-ловых структур. Так, в частности при смерти во-еннослужащих, военнообязанных и резервистов: «Одноразова грошова допомога призначається і виплачується у розмірі 500-кратного прожитко-вого мінімуму, встановленого законом для праце-здатних осіб на дату загибелі (смерті), рівними частками членам сім’ї, батькам та утриманцям загиблого (померлого) військовослужбовця, військовозобов’язаного та резервіста» [31]. Если же речь идет о размере денежной помощи, кото-рая выплачивается членам семей погибших со-трудников кадрового состава разведывательных органов, то: « у разі загибелі (смерті) співробіт-ника кадрового складу під час виконання службо-вих обов'язків грошова допомога виплачується сім'ї загиблого (померлого), а в разі її відсутності – батькам та утриманцям у розмірі десятирічного грошового забезпечення (заробітку) загиблого (померлого) за останньою посадою, яку він зай-мав на день настання події» [32]. Аналогично сформирован размер единоразовой денежной помощи, которая выплачивается в случае смерти начальнического состава службы гражданской защиты: «У разі загибелі (смерті) особи рядового чи начальницького складу служби цивільного за-хисту під час виконання службових обов’язків сім’ї загиблого (померлого), а в разі її відсутності – його батькам та утриманцям виплачується

одноразова грошова допомога у розмірі деся-тирічного грошового забезпечення загиблого (по-мерлого) за останньою посадою, яку він обіймав, у порядку та на умовах, встановлених Кабінетом Міністрів України» [33].

Таблица 5. Размеры страхового возмещения за вред жизни и здоровью определенных категорий

граждан Украины по обязательным видам страхования

Застрахованные лица

Мак

сим

альн

ый

ра

змер

стр

ахо-

вых

выпл

ат,

ты

с. г

рн.

Медицинские и фармацевтические работники на случай инфицирова-ния вирусом иммунодефицита че-ловека при исполнении ими слу-жебных обязанностей*

300,0

Работники ведомственной и сель-ской пожарной охраны и члены добровольных пожарных команд (дружин)*

300,0

Пассажиры на авиационном транс-порте при выполнении полетов в пределах Украины

162,0

Специалисты ветеринарной меди-цины* 150,0

Пассажиры на междугороднем транспорте (кроме авиационного) 102,0

Водители на междугороднем транспорте (кроме авиационного) 102,0

Члены экипажа воздушного судна и другой авиационный персонал 100,0

Работники заказчика авиационных работ, а также лица, связанные с обеспечением технологического процесса во время выполнения авиационных работ

100,0

Пострадавшие в результате ДТП 100,0 Пострадавшие в результате ядер-ного инцидента 85,0

Пострадавшие в результате укуса собак опасных пород 11,0

Пострадавшие в результате приме-нения оружия 11,0

Пострадавшие в результате нега-тивных последствий при перевозке опасных грузов

8,5

Пострадавшие в результате пожа-ров на объектах повышенной опас-ности

8,5

* При расчете использовалась зарплата 2,5 тыс. грн. в месяц




Цель работы. Предложения к методике, поз-воляющей определить величину выплаты семье погибшего гражданина Украины, являвшегося военнослужащим или лицом, имевшим специ-альное звание.

Изложение основного материала. Для определения размера компенсации в случае наступления рассматриваемого события вы-брана схема компенсации неполученного до-хода. Неполученный доход состоит из денежного содержания, неполученного за весь срок остав-шейся службы, и выплачиваемой пожизненно пенсии. Возможная заработная плата или иные доходы, полученные во время пребывания на пенсии, в величину неполученного дохода не учитываются. Предлагаемая схема построена на принципе усреднённого подхода, исходя из мо-рального принципа о равенстве каждого перед рассматриваемым событием. При расчете вели-чины компенсации исходим из того, что все со-мнения толкуются в пользу потерпевшего. Так, как цель данной работы состоит в предложениях к методическому обоснованию определения раз-мера компенсации в случае наступления рас-сматриваемого события, то обсуждение возмож-ных источников формирования этой компенса-ции выходит за рамки данной работы. Математи-ческая модель, принятая в работе, аналогична модели, используемой при анализе инвестици-онных финансовых потоков [34]. В этом случае полный неполученный средний доход D опреде-ляют по формуле:

121

1 /

1 1 β1

, (1)

где S – среднегодовое денежное содержание члена когорты, определенное по результатам специально проведенного статистического ис-следования; k – количество полных месяцев, оставшихся до конца года в котором наступило рассматриваемое событие для данного конкрет-ного лица, n – среднее количество полных лет до конца срока выслуги всей когорты; g – количество полных месяцев, оставшихся до конца срока вы-слуги лицом, для которого наступило рассматри-ваемое событие, r – принятая в данное время ставка дисконтирования; β – доля будущей пен-сии в размере среднего денежного содержания, в этом случае 0<β<1.

Последнее слагаемое в условии (1) соответ-ствует величине ежегодного пожизненного пен-сионного содержания, исчисляемого по схеме бесконечной ренты [35]. Такой подход принят для упрощения дальнейших расчетов так, как устра-няет необходимость использования методов ак-туарной математики, связанных с исчислением

вероятности дожития. Методы расчета величины ставки дисконтирования подробно рассмотрены в работе [36]. Очевидно, что более точным и справедливым будет расчет величины неполу-ченного среднего дохода D с учетом фактора ин-фляции. Связь ставки дисконтирования и уровня инфляции обоснована в работе [37]. Тогда полу-чим, что:

111 α

, (2)

где α – инфляции года, предшествующего году, в котором произошло рассматриваемое событие. Из условия (2) следует условие (3):

α1 α

. (3)

Из (3) следует, что если |α| , то задача те-ряет экономическое содержание и в условиях экономической нестабильности рентная выплата денежной компенсации предпочтительнее, чем единовременная. Следует признать, что реали-зация такого подхода противоречит основному принципу страхования: «заплатил и забыл» и в данной работе не рассматривается.

Полный неполученный средний доход D с учетом инфляции определим по формуле:

inf 122 α1 α

β11 α

, (4)

где:

1 α _1

α. (5)

Рассмотрим численный пример. Примем, что: S = 120000; k = 6; n = 11; g = 3; r = 0,22; α=0,08; β = 0,7. Выполнив необходимые вычисления, по-лучим, что полный неполученный средний доход D = 564786 грн. Та же величина, определённая с с учетом инфляции Dinf = 762 992 грн. Для про-верки соответствия этих результатов фактиче-ским выплатам в рассматриваемых ситуациях примем во внимание, что семьям силовиков, ко-торые погибли 4 декабря 2016 г. в перестрелке в селе Княжичи выплатят по 700 тысяч гривен [38].

В сумму, заключенную в квадратные скобки в условии (4), наибольший вклад вносит величина F, характеризующая размер ежегодных выплат за среднее количество полных лет, оставшихся до конца выслуги. Для рассмотрения влияния ве-личины инфляции на размер компенсационных выплат примем, что: γα и γ 1. Величина γ показывает, во сколько раз ставка дисконтирова-ния превосходит уровень инфляции. Тогда усло-вие (5) можно представить в виде:

1

α γ 1. (6)





График этой зависимости показан на рис.1.

Рис. 1. Изменение значения величины F в зави-симости от уровня инфляции α и коэффициента превышения уровня инфляции над ставкой дис-

контирования γ.

Из этого графика следует, что с уменьше-нием коэффициент превышения γ объем компен-сационных выплат буде возрастать.

Для более детального изучения связи между уровнем компенсационных выплат и превыше-нием коэффициента дисконтирования над уров-нем инфляции рассмотрим функцию эластично-сти γ . По своему построению свойству эта функция показывает, на сколько процентов изме-нится величина F при изменении величины γ на один процент. Вычисляют её по условию:

γ⋅γ. (7)

Тогда:

γ

α γ 1 αγ 1

α γ 1

α 1α γ 1

.

(8)

И окончательно получим:

γ αγ 1 αγ 1 α 1

1 γ αγ 1 1.

(9)

Пространственный график функции вида (9) показан на рис. 2.

Сечения этого графика показаны на рис.3. Так, как λ 0, то это означает, что с уве-

личением коэффициента превышения ставки дисконтирования над уровнем инфляции размер компенсационных выплат уменьшается. Это свойство функции эластичности отмечено в ра-боте [39]. Полученные результаты определения эластичности могут быть использованы для

разработки нормативов корректировки величины компенсационных выплат в зависимости от про-гнозируемого уровня инфляции.

Рис. 2. Поверхность функции эластичности в зависимости от уровня инфляции α и

коэффициента превышения уровня инфляции над ставкой дисконтирования γ.

Рис. 3. Зависимость величины функции эластич-ности F от изменения уровня инфляции α.

Окончательный размер выплат Р может быть определён как:

или inf, (10)

где А-коэффициент, коэффициент, учитываю-щий конкретные социально-экономические усло-вия, рассмотрение которых выходит за рамки данной работы.

Выводы. 1. В Украине отсутствует единый стандарт

расчета стоимости человеческой жизни, позво-ляющий определить компенсацию при гибели че-ловека. При этом, практически всегда сумма вы-плат определяется либо ведомственными нор-мативно-правовыми документами, либо узко про-филированными законодательными актами.

2. Для определения размера компенсации в случае наступления рассматриваемого события необходимо использовать схему компенсации неполученного дохода, который состоит из де-нежного содержания, неполученного за весь срок оставшейся службы, и выплачиваемой пожиз-




ненно пенсии. При этом возможная заработная плата или иные доходы, полученные во время пребывания на пенсии, в величину неполучен-ного дохода не учитываются.

3. Предлагаемая схема построена на прин-ципе усреднённого подхода, исходя из мораль-ного принципа о равенстве каждого перед рас-сматриваемым событием, а также предполагает, что при расчете величины компенсации все со-мнения толкуются в пользу потерпевшего.

4. Предложенная в работе модель исполь-зует схему определения среднего неполученного дохода как приведенной суммы ренты.

5. Показан способ учета влияние инфляции на величину приведенной суммы ренты.


1. Всеобщая декларация прав человека

1948 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://library.khpg.org/files/docs/1359660401.pdf

2. Конституции стран мира [Электронный ре-сурс]. – Режим доступа: http://www.uznal.org/cons titution.php-16.02.2012г

3. Мокосеева М.А. Проблемы реализации права человека на жизнь / М.А. Мокосеева // Ма-рийский юридический вестник. – Йошкар-Ола, 2013. – Вып. 10. – С. 98 -108.

4. Бабаджанов И.Х. Право на жизнь как юри-дическая квинтэссенция витальных общечелове-ческих ценностей [Электронный ресурс] / И.Х. Ба-баджанов. – Режим доступа: http://w.pc-forums. ru/o3228.html.

5. Конституція України [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon0.rada.gov.ua/laws/2 54%D0%BA/96-%D0%B2%D1%80.

6. Эйнштейн A. Афоризмы [Электронный ре-сурс] / Альберт Эйнштейн. – Режим доступа: http://www.albert-einstein.ru/aphorism/.

7. Близнюк В.В. Вартість людського життя: теорія та практика вимірювання / В.В. Близнюк // Український соціум. – 2014. – № 3 (50). – С. 101 -112.

8. Кистяковский А.Ф. Исследование о смерт-ной казни / А.Ф. Кистяковский. – Тула: Автограф, 2000. – 272 с.

9. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. – Санкт-Петербург: Фонд «Ленинградская галерея», 1993. – 1631 c.

10. Андреев А.Ю. Возникновение системы российских ученых степеней в начале XIX века / А. Ю. Андреев // Вестник Православного Свято-Тихоновского университета. Серия 2. История. История РПЦ. – 2015. – № 1 (62). – С. 62 - 89.

11. Зипунникова Н.Н. Правовой статус уче-ного в Российской империи / Н.Н. Зипунникова // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. – 2010.

– № 2 (14) [Электронный ресурс]. – Режим до-ступа: http://cyberleninka.ru/article/n/pravovoy-stat us-uchenogo-v-rossiyskoy-imperii-osobennosti-form irovaniya-klyuchevyh-komponentov.

12. Диасамидзе Г.И. Убийство на почве кровной мести по Советскому уголовному праву (по материалам Аджарской АССР): дис... канд. юрид. наук / Г.И. Диасамидзе. – Свердловск, 1974. – 167 с.

13. Махмуд С.М. Ответственность за убий-ство на почве кровной мести по уголовному праву Республики Йемен: дис... канд. юрид. наук / С.М. Махмуд. – М, 1998. – 196 с.

14. Трунов И.Л. Стоимость человеческой жизни: экономико-правовой эквивалент / И.Л. Трунов // Евразийский юридический журнал. – 2012. – № 2 (45). – С. 127 -130.

15. Курц А.В. Штраф как уголовное наказа-ние в истории уголовного права досоветской Рос-сии [Электронный ресурс] / А.В. Курц. – Режим доступа: http: //law .edu .ru /doc /document .asp ?docID=1214855.

16. РОСГОССТРАХ. Центр стратегических исследований. Россияне оценивают стоимость своей жизни в 3 миллиона рублей. Экономиче-ский эквивалент стоимости человеческой жизни: методология [Электронный ресурс]. – Режим до-ступа: http://www.rgs.ru/media/CSR/on_startup/Life _value_07.pdf.

17. Всемирная история. Энциклопедия. Том 8 // Энциклопедия: в 10-ти томах. – Москва: Издательство социально-экономической литера-туры, 1961 – 644 c.

18. Первая мировая ставит точку // Вокруг света [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/news/10218/

19. Дубровская Т.А. История военной соци-альной работы. Глобальные проблемы но-осферы: природа, человек, общество, культура / Т.А. Дубровская // Казначеевские чтения № 2, 2009. Сборник докладов участников междуна-родной научно-практической конференции «Гло-бальные проблемы ноосферы: природа, чело-век, общество, культура», прошедшей 26 - 27 сентября 2009 г. в Новосибирске / Под общей ре-дакцией академика В.П. Казначеева. – Новоси-бирск: ЗСО МСА, 2009. – C.198 - 204.

20. Соборное Уложение царя Алексея Ми-хайловича [Электронный ресурс]. – Режим дос-тупа: http://www.bibliotekar.ru/sobornoe-ulozhenie-1649/9.htm.

21. Разин Е.А. История военного искусства. Том 3 / Е.А. Разин. – СПб.: ООО «Издательство Полигон», 1999. – 734 с.

22. Ненахов Ю. Войны и кампании Фридриха Великого / Ю. Ненахов. – Минск: Харвест, 2002. – 816 с.





23. Волков С.В. Русский офицерский корпус / С.В. Волков. – М.: Воениздат, 1993. – 218 с.

24. Пенсии в Российской Императорской ар-мии. Отечественная история [Электронный ре-сурс]. – Режим доступа: http://wiki.ru/sites/oteche stvennaya_istoriya/id-articles-404175.html.

25. Кобылянский Б.Б. Определение стоимо-сти жизни человека при анализе тяжелых техно-генных аварий в угольных шахтах / Б.Б. Кобылян-ский // Scientific Journal «ScienceRise». – 2015. – № 8/2 (13). – C. 37 - 41.

26. Мартякова Е.В. К вопросу о экономиче-ском эквиваленте стоимости человеческой жизни в условиях глобализации [Электронный ресурс] / Е.В. Мартякова. – Режим доступа: http://www.nbu v.gov.ua /old_jrn/soc_gum/pips/2008/BSEC_2008/ Pages%20from%20tom2/0834.pdf

27. Залетов А. Стоимость жизни человека – страховые аспекты. Финансовый консультант / А. Залетов // Интернет – журнал. – 2013. – № 12. – С. 8 - 11 [Электронный ресурс]. – Режим до-ступа: http://www.fin-advice.com/journal/fin-advice_ com_december_2013.pdf.

28. Шевчук О.О. Економічний еквівалент вар-тості життя як стимул розвитку страхового ринку та модернізації економіки України / О.О. Шевчук // Вісник Університету банківської справи Націо-нального банку України. – 2014. – № 2 (20). – С. 13 18.

29. Павлюченко Т. Жизнь обычного украинца стоит 8,5 тыс. грн, а депутата – 1,5 млн грн / Т. Павлюченко // Деловая газета «Капитал» [Элек-тронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ca pital.ua /ru /publication /24496-kazhdyy-grazhdanin-ukrainy -tsenenpo -svoemu -zhizn-obychnogoukrain tsa-stoit-8-5-tys-grn-a-deputata-1-5-mln-grn.

30. Про затвердження Положення про обов'язкове особисте страхування від нещасних випадків на транспорті: постанова Кабінету Міністрів України від 14 серпня 1996 р. № 959 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://za kon2.rada.gov.ua/laws/show/959-96-п.

31. Про затвердження Порядку призначення і виплати одноразової грошової допомоги у разі загибелі (смерті), інвалідності або часткової втрати працездатності без встановлення ін-

валідності військовослужбовців, військовозо-бов’язаних та резервістів, які призвані на нав-чальні (або перевірочні) та спеціальні збори чи для проходження служби у військовому резерві: Постанова Кабінету Міністрів України від 25 грудня 2013 р. № 975 [Електронний ресурс]. – Ре-жим доступу: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/sho w/975-2013-%D0%BF

32. Про затвердження Порядку та умов виплати одноразової грошової допомоги у разі загибелі (смерті), поранення (контузії, травми або каліцтва) чи інвалідності співробітників кадрового складу розвідувальних органів: постанова Кабінету Міністрів України від 21 листопада 2007 р. № 1331. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/133 1-2007-%D0%BF

33. Кодекс цивільного захисту України. Ст. 118 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: //zakon2.rada.gov.ua /laws/show/5403-17/print1486 826473606017

34. Мелкумов Я.С. Финансовые вычисления. Теория и практика / Я.С. Мелкумов. – Москва.: ИФРА-М, 2002. – 383 с.

35. Камнев М.И. Методы обоснования ставки дисконтирования / И.М. Камнев, А.Ю. Жулина // Проблемы учета и финансов. – 2012. – № 2 (6). – С. 30 - 35.

36. Количественные методы инвестицион-ного анализа / Н.И. Лахметкина, С.В. Петропав-ловский, В.Ю. Попов, А.Б. Шаповал. – Москва: Финансовый университет, 2012. – 168 с.

37. Семьям погибших в княжичах выплатят по 700 тысяч гривен [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: http://korrespondent.net/ukraine/378 3038 -semiam-pohybshykh-v-kniazhychakh-vyplatia t-po-700-tysiach-hryven

38. Салманов О.Н. Математическая эконо-мика с применением Mathcad и Excel / О.Н. Сал-манов. – Санкт-Петербург.: Издательство BHV, 2003. – 464 с.

39. Рывкин А.А. Эластичность / А.А. Рывкин // Экономико-математический энциклопедический словарь. Гл. ред. В.И. Данилов-Данильяни. – Москва: Изд. Большая Российская энциклопе-дия, 2003. – С. 649.

Анотація

Модель визначення величини одноразової грошової допомоги в разі смерті (загибелі) осіб, які мають військові або спеціальні звання

В.Ю. Дубницький, Г.В. Фесенко, І.А. Черепньов

У статті розглянуто підходи до розрахунку розміру і форми виплати грошової допомоги у разі заги-белі людини при виконанні службових обов'язків.

Проведено історичний аналіз законодавства різних країн щодо заміни принципу кровної помсти можливістю виплати грошового викупу. Відзначено, що в кінці XIX століття в ряді країн (Греція, Албанія, Сербія, Італія, на Корсиці, Японія, Ємен та ін.) кровна помста була частиною звичайного права і діяла паралельно з публічним правом. У деяких республіках СРСР, не дивлячись на активну ідеологічну ро-боту і потужний апарат прокуратури і правоохоронних органів, даний звичай залишався потужним соціальним регулятором. Незважаючи на протидію публічного права і осуд, з точки зору культурних цінностей, цей стародавній звичай общинно-родового ладу існує на території сучасної Туркменії, Та-джикистану, Киргизії, Казахстану, Грузії, Абхазії, Азербайджану.




Відзначено, що в період формування і розвитку постійних армій в Європі, з'явилися виплати відстав-ним військовим, в тому числі їх вдовам (матерям або дітям). Першим міжнародним прецедентом по спробі оцінити вартість життів своїх убитих громадян був Версальський мирний договір (28.06.1919 р).

Перші серйозні наукові дослідження з визначення вартості життя людини були розпочаті в США в 30-х роках ХХ ст. в процесі оцінки наслідків дорожньо-транспортних пригод. Не дивлячись на те, що в світовій практиці накопичений значний досвід щодо розрахунку економічного еквівалента «ціни життя людини», в Україні відсутній єдиний стандарт розрахунку вартості людського життя, що дозволяє визна-чити компенсацію при загибелі людини. Практично завжди, сума виплат визначається або відомчими нормативно-правовими документами, або вузько профільованими законодавчими актами.

Для визначення розміру компенсації в разі настання аналізованої події авторами обрана схема ком-пенсації неотриманого доходу, який складається з грошового утримання, неодержаного за весь термін залишилася служби, пенсії, що виплачується довічно. Можлива заробітна плата або інші доходи, отри-мані під час перебування на пенсії, при обрахуванні величини неодержаного доходу не враховуються. Запропонована схема побудована на принципі усередненого підходу, виходячи з морального принципу про рівність кожного перед подією, що розглядається. Під час розрахунку величини компенсації всі сумніви тлумачаться на користь потерпілого. Отримано математичний вираз, що дозволяє визначити остаточний розмір виплат.

Ключові слова: загибель людини, вартість життя, потерпілий, грошова допомога, компенсація, неотриманий дохід, заробітна плата, пенсія, рента, усереднений підхід. Abstract

A model for determining the amount of one-off monetary assistance in case of a death (doom) of persons with military or special ranks

V.Y. Dubnytsky, H.V. Fesenko, I.A. Cherepnev

The article considers approaches to calculating the amount and form of monetary assistance payment in case of death of a person when performing work-relative duties.

A historical analysis of the legislation of various countries on the replacement of the principle of blood feud with the possibility of paying a cash repurchase is made. It was noted that at the end of the nineteenth century, in a number of countries (Greece, Albania, Serbia, Italy, Corsica, Japan, Yemen, etc.), blood feud was a part of customary law and acted in parallel with public law. In some republics of the USSR, in spite of active ideological work and a powerful apparatus of the prosecutor's office and law enforcement agencies, this custom remained a powerful social regulator. Despite the opposition of public law and condemnation, from the point of view of cultural values, this ancient custom of the communal-tribal system exists in the territory of modern Turkmenistan, Tajikistan, Kyrgyzstan, Kazakhstan, Georgia, Abkhazia, and Azerbaijan.

It is noted that during the formation and development of permanent armies in Europe, payments were made to retired military personnel, including their widows (mothers or children). The Versailles Peace Treaty (28.06.1919) was the first international precedent on the attempt to estimate the cost of the lives of its slain citizens.

The first serious research into the cost of living was started in the United States in the 1930s in the process of assessing the consequences of road accidents. Despite the fact that the world practice has accumulated considerable experience in calculating the economic equivalent of the «price of a person's life,» Ukraine does not have a single standard for calculating the cost of human life, which makes it possible to determine compensation for the death of a person. Almost always, the amount of payments is determined either by departmental legal documents or by narrowly profiled legislative acts.

To determine the amount of compensation in the event of occurrence of the event under consideration, the authors selected a compensation scheme for the lost income, which consists of the amount of money not received for the entire remaining service period and the pension that is paid for life. Possible wage or other income received during retirement is not taken into account when calculating the amount of unearned income. The proposed scheme is based on the principle of the averaged approach, proceeding from the moral principle of the equality of each before the event in question. When calculating the amount of compensation, all doubts are interpreted in favor of the victim. A mathematical expression for calculating the final amount of payments is obtained.

Keywords: a death of a person, cost of living, victim, monetary assistance, compensation, lost income, wages, pension, rent, average approach

Представлено від редакції: В.М. Лук’яненко / Presented on editorial: V.M. Lukianenko Рецензент: М.М. Кірієнко / Reviewer: M.M. Kirijenko Подано до редакції / Received: 15.05.2017

116 Дослідження рівня виробничого травматизму та профзахворюваності при вирощуванні…

Researching the level of production traumatism and professional sickness in the field of open …

© Л.Г. Савченко, В.М. Савченко, 2017

© L.G. Savchenko , V.N. Savchenko, 2017

УДК 658.382.3(075) 614.8(075)

Дослідження рівня виробничого травматизму та профзахворюваності при вирощуванні продукції рослинництва

в умовах відкритого та захищеного ґрунту України

Л.Г. Савченко, В.М. Савченко

Житомирський національний агроекологічний університет (м.Житомир, Україна)

В статті представлено рівень виробничого травматизму та профзахворюваності в галузі рос-линництва АПК україни. Розподілено виробничий травматизму та професійні захворювання в га-лузі рослинництва за сферами діяльності. Відображено структуру професійних уражень працівни-ків рослинництва захищеного та відкритого ґрунту, типи захворювань, пов'язаних з технологічними процесами при вирощуванні продукції рослинництва. Наведені відомості змушують звернути увагу перш за все на необхідність дотримання технологічної і трудової дисципліни, на підвищення про-фесійного рівня в частині вимог техніки безпеки при роботі з машинами та обладнанням пов’яза-них вирощуванням продукції рослинництва , на усунення причин і джерел травмування, на підви-щення якості навчання та атестації працівників і підвищення вимогливості при атестації.

Ключові слова: АПК України, галузь рослинництва, виробничий травматизм, рівень

виробничого травматизм, професійні хвороби.

Постановка проблеми. Агропромислове ви-робництво є базовою галуззю економіки країни. У ньому зайнята значна частина працездатного населення і забезпечується близько 5% валового внутрішнього продукту. Хронічної «хворобою» га-лузі є висока травмонебезпечність виробництва: останні півстоліття галузь стабільно посідає третє місце в країні серед всіх видів економічної діяльності. Коефіцієнт частоти нещасних випад-ків, в тому числі зі смертельними наслідками, в 1,5 рази вище середнього по країні, а питомі вит-рати на працеохоронні заходи в галузі станов-лять 24% від таких по країні. При цьому особливо небезпечною визнано працю в галузі рослин-ництва, якій властиві сезонність і польовий харак-тер робіт, експлуатація низько кваліфікованими працівниками засобів механізації, що часто є за-старілими та мають високий ступінь зносу, від-сутність технічних інструкцій. І це далеко не пов-ний перелік обставин, що виокремлюють рослин-ництво як галузь, де рівень виробничого травма-тизму і профзахворюванності потребують ґрун-товного аналізу, а умови праці вимагають сут-тєвого поліпшення.

Метою статті є аналіз сучасного стану виро-бничого травматизму та професійної захворюва-ності при вирощуванні продукції рослинництва

Виклад основного матеріалу. В Україні налічується понад 34505 сільськогосподарських підприємств, що виробляють продукцію рослин-ництва [0, с. 166], при цьому їх значна фрагмен-тація на території, велика частка сімейних підприємств, в яких відсутні або незначно при-сутні сторонні співробітники, а також відсутність відповідної інфраструктури зробили галузь

«сірою зоною» для дослідження особливостей охорони праці.

В роботі [8] досліджено та проаналізовано рівень виробничого травматизму та профзахво-рюваності в галузі тваринництва та переробки продукції тваринництва апк україни. В роботі [9] проведено аналіз статистичних даних з виробни-чого травматизму та професійної захворюваності робітників АПК, зокрема сфери ремонту та тех-нічного обслуговування машинно-тракторного парку. Розглянуто головні причини нещасних випадків при експлуатації, технічному обслуго-вуванні і ремонті сільськогосподарської техніки.

В останні роки в галузі АПК щорічно реєструвалося чимало нещасних випадків, значну частку з яких складають випадки з тяжким і смертельним результатом. Так, у 2015 р. було зафіксовано 383 нещасних випадків, в яких по-страждало 391 особа, з них загинуло 78 осіб, а ще 41 особі було встановлено інвалідність [11]. Причому частка загиблих працівників рослин-ництва в загальній кількості найбільша, при цьому найбільше їх число реєструється при виро-щуванні і первинній обробці зернових культур і заготівлі трав на сіно і зелений корм (рис. 1). Так, у 2015 р. на підприємствах галузі відбулося 159 випадків, що призвели до загибелі 29 осіб. Крім того, за наслідками нещасних випадків було вста-новлено інвалідність 17 працівникам. Для порівняння у 2014 р. в галузі рослинництва ста-лося 171 нещасних випадків, що призвели до за-гибелі 31 особи, інвалідність встановлено 19 працівникам галузі.

Наведені дані свідчать про незадовільний стан роботи з охорони праці в сільському госпо-

Л.Г. Савченко, В.М. Савченко 117 L.G. Savchenko , V.N. Savchenko



дарстві, особливо в приватних фермерських гос-подарствах [0]. Їх керівники, як правило, не про-ходять навчання та перевірку знань з охорони праці, не знають і не дотримуються елементар-них вимог безпеки при організації та виробництві сільськогосподарських робіт. Це призводить до сумних наслідків.

Рис. 1. Розподіл частки постраждалих

працівників сільського господарства у 2015, 16 рр. за основними видами діяльності, %

Травматизм в АПК пов'язаний з сезонністю

проведення робіт. Так, найбільша кількість нещасних випадків спостерігається в період про-ведення збиральних робіт з липня по жовтень. За ці чотири місяці в рослинництві відбувається більше половини нещасних випадків. Збільшення числа нещасних випадків також відзначається під час проведення посівних і передпосівних робіт в травні і червні.

Традиційно найнебезпечнішими професіями в сільському господарстві є тракторист-машиніст (механізатор) – 33,8%, комбайнер – 15,5%, водій – 9,86% [0, с. 8].

Частка загиблих зі стажем роботи до 10 років становить 57,75%, що, швидше за все, пов'язано з недостатньою ефективністю навчання з охо-рони праці або його відсутністю [0].

Працівники найчастіше гинуть в найбільш працездатному віці від 31 до 45 років, на їх частку припало 43,66% загиблих. Крім того, в агропро-мисловому виробництві реєструються випадки загибелі підлітків – 1,4 % від кількості загиблих працівників [0].

Найбільш часто як чоловіки, так і жінки трав-муються у віці від 18 до 25 років (25,35% випад-ків), що, швидше за все, пояснюється недостат-

нім досвідом і навичками в роботі. Великий відсо-ток постраждалих реєструється у віці від 41 року до 50 років (12,67%). Очевидно, в цьому віці і при великому стажі роботи притупляється від-чуття небезпеки.

Наведемо приклад нещасного випадку, який стався в фермерському господарстві «Олек-сандрівка» Приазовського району Запорізької об-ласті під час перевезення в липні 2015 р. си-лосної маси з поля на тракторі Т150К з причепом двигун трактора заглух. Для його запуску пусковим двигуном тракторист, 1992 р.н., вийшов з кабіни, за-лишивши важіль перемикання передач у включе-ному стані. При запуску основного двигуна з не-справним блокуванням і включеною передачею трактор почав рух і наїхав на тракториста, смер-тельно його травмувавши. При розслідуванні було виявлено, що трактор не проходив щорічного техо-гляду, експлуатувався з відключеною системою блокування запуску двигуна, що не допускає його пуск при включеній передачі в коробці передач. Був відсутній акт приймання трактора з капремонту. По-терпілий тракторист не проходив навчання з охо-рони праці [0].

В результаті нещасних випадків гинуть не тільки робочі, а й службовці, керівники та головні спеціалісти організацій. Так, за період до-сліджень в рослинництві на частку керівників і го-ловних фахівців довелося 3,2% від загального числа загиблих.

Якщо порівнювати рівень виробничого трав-матизму та профзахворюваності при виро-щуванні продукції рослинництва в умовах відкри-того та захищеного ґрунту, то можна зазначити, що на польові роботи приходиться 83,02% всіх нещасних випадків галузі та 89,66% випадків зі смертельними наслідками. В той же час рівень профзахворюваності працівників тепличних ком-плексів значно вищий – 74,07% від загальної кіль-кості зафіксованих випадків.

При цьому основною причиною смертельних випадків, що стаються в при вирощуванні про-дукції в умовах закритого і відкритого ґрунту є ор-ганізаційна. Як приклад наведемо нещасний випадок зі смертельним наслідком, який стався у вересні 2015 р. з головою сільськогосподарського виробничого кооперативу «Агрофірма Україна». Голова СВК «Агрофірма Україна» отримав травми не сумісні з життям у результаті падіння з висоти 5-6 метрів. Постраждалий, заліз на дах тепличного комплексу для ремонту. При пе-реміщенні дахом одне скло не витримало його ваги та провалилося. Потерпілий впав на виро-щуванні рослини. У ході розслідування комісія встановила, що основною причиною нещасного випадку є організаційна — допуск до роботи без проходження навчання та перевірки знань з охо-рони праці [0].





Аналіз умов праці показує, що однією з основ-них причин виникнення професійних захво-рювань працівників галузі є використання різних агрохімікатів. Агрохімікати та продукти їх розпаду знаходяться на рослинах, обладнанні і будівель-них конструкціях, в повітрі та ґрунті і в залежності від концентрації і тривалості контакту здатні викликати гострі або хронічні захворювання хіміч-ної етіології, а також загострювати і усклад-нювати існуючі захворювання.

Зазначимо, що ризик захворювань у працівників відкритого ґрунту значно нижчий, ніж у працівників технічних комплексів. Широке вико-ристання пестицидів у сільському господарстві обумовлює можливість їхнього токсичного впливу на організм людини як, в умовах прямого контакту, так і опосередковано – через рослинну та тваринну їжу. В організмі пестициди включа-ються в проміжний обмін, можуть брати участь у реакціях окислювання і відновлення, гідролізу, кон’югації, ізомеризації тощо [0; 0]. Хронічні інток-сикації виникають, як правило, у стажованих робітників (стаж роботи не менше 10-12 років). В картині хронічної інтоксикації має місце коли-вання неврологічних змін від функціональних проявів (астенічний, астеновегетативний син-дром) до органічної симптоматики (токсична ен-цефалопатія). В ряді випадків спостерігається по-рушення серцево-судинної системи (токсична міокардіодистрофія). Нерідко зустрічаються ознаки токсичного ураження травного тракту у ви-гляді дискінезії жовчовивідних шляхів, гастриту, гепатиту [10, с. 167].

Основними несприятливими факторами працівників рослинництва відкритого ґрунту є вібрація, шум, коливання температур повір’я, зо-крема, праця в умовах низьких та високих темпера-тур, пил, робоча поза, в якій доводиться перебу-вати декілька годин та значні фізичні наванта-ження. Всі ці фактори призводять до розвитку хво-роб периферійної нервової системи та опорно-ру-хового апарату, вібраційної хвороби, хвороб ор-ганів дихання, інфекційних та паразитарних захво-рюваннь, інтокскації та алергодерматозу.

Високий рівень травматизму та профзахво-рюваності на виробництві в організаціях рослин-ництва вимагає найпильнішої уваги до питань охорони праці. Деякі кроки вже зроблені, зо-крема, на державному рівні Міністерстві аграрної політики та продовольства України створено Сек-тор охорони праці та пожежної безпеки, на спіль-них засіданнях з президіями профспілок та запро-шеними керівниками і фахівцями підприємств га-лузі та профспілкового активу, щорічно обгово-рюються питання охорони праці в сільському гос-подарстві . У 2012 р. Міністерством надзвичайних ситуацій розроблено і затверджено «Правила

охорони праці у сільськогосподарському вироб-ництві», які визначили основні вимоги щодо без-пеки під час одержання продукції рослинництва [0]. Одночасно в останні роки в ряді суб'єктів України вжиті заходи по зміцненню служби охо-рони праці на деяких приватних підприємствах галузі, переважно великих та експортоорієнтов-них, що зумовлено прагненням до розвитку кор-поративної соціальної відповідальності. Проте ці заходи хоча і призвели до скорочення загальної кількості нещасних випадків в рослинництві все одно виявилися недостатніми для забезпечення гідних умов праці.

Висновки. Рослинництво різко відрізняється від інших галузей економіки займаючи особливе місце в питання створення умов праці та забезпе-чення її безпеки. Дослідження випадків травма-тизму галузі рослинництва показало, що на ба-гатьох підприємствах рослинництва незадовільно організовано виробництво робіт, об'єкти експлуату-ються понад нормативний термін без капітального ремонту, використовуються застарілі травмонебез-печні технології, керівники робіт і роботодавці не знайомі з новими досягненнями працеохоронної науки і передової практики. Проведений аналіз показав, що потребує вдоскона-лення практика підвищення кваліфікації фахівців служб охорони праці та навчання працюючих (включаючи професійну підготовку робітників), а та-кож трудова і технологічна дисципліна, зустріча-ються порушення вимог інструкцій з охорони праці, відсутність цільових інструктажів. Разом з тим близько 75% підприємств не мають стратегічних планів поліпшення умов і охорони праці та мо-дернізації виробництва, не фінансуються (або не-достатньо фінансуються) заходи щодо поліпшення умов праці, не включають в структуру підприємств фахівців з охорони праці.

Крім того, має місце: недооцінка роботодав-цями важливості та економічної доцільності поліпшення умов і охорони праці; постійне відста-вання від вимог виробництва нормативно-право-вого, інженерно-технічного, санітарно-гігієнічного та ергономічного забезпечення охорони праці, стабільно складне фінансово-економічне стано-вище сільськогосподарських підприємств останні 20 років, порушена галузева вертикаль управ-ління охороною праці, скорочення всупереч логіці наукових досліджень з охорони праці.

У підсумку зростає погіршення забезпече-ності працівників рослинництва засобами індивідуального захисту (ЗІЗ), незабезпеченість підприємств і організацій дипломованими фахівцями з охорони праці, недостатня кваліфікація в галузі охорони праці адміністра-тивно-технічних керівників виробництва, низький рівень навчання і перевірки знань вимог охорони

Л.Г. Савченко, В.М. Савченко 119 L.G. Savchenko , V.N. Savchenko



праці серед працівників виробництва, невизна-ченість шляхів в стратегії і тактиці динамічного зниження і ліквідації виробничого травматизму.


1. Аналіз страхових нещасних випадків на ви-

робництві та профзахворювань за 2015 рік // Фонд соціального страхування від нещасних ви-падків на виробництві та професійних захворю-вань України [Електронний ресурс] – Режим дос-тупу: http://www.social.org.ua/view/5456

2. Войналович О. Сучасні аспекти охорони праці на підприємствах АПК / О. Войналович, В. Скафа // Охорона праці. – 2005. – № 7. – С. 8 -10.

3. Гірін С.В. Сумісна дія ксенобіотиків на стан антиоксидантної системи організму // Укр. біохімічний журнал. – 1999. – T.7 – № 1. – С. 103 -108

4. Головне управління держпраці у Запорізь- кій області [Електронний ресурс] – Режим до-ступу: http://zp.dsp.gov.ua/nechasni_vypadki.htm

5. Охорона праці в аграрному секторі еко-номіки України / Міністерство аграрної політики та продовольства України [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://www.minagro.gov.ua/uk/mi nistry?tid_hierachy=295

6. Про затвердження Правил охорони праці у сільськогосподарському виробництві: Наказ МНС України від 26.11.2012 № 1353 [Електронний ре-сурс] – Режим доступу: http://zakon0.rada.gov.ua /laws/show/z2075-12

7. Рослинництво України 2015: статистичний збірник / Державна служба статистики України [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://w ww.ukrstat.gov.ua/druk/publicat/kat_u/publ7_u.htm

8. Савченко Л.Г. Дослідження рівня виробни-чого травматизму і профзахворюваності в галузі тваринництва та переробки продукції тваринни-цтва апк україн / Л.Г. Савченко, Н.М. Цивенкова, В.М. Савченко // Подільський вісник: сільське гос-подарство, техніка, економіка. – 2016. – Вип. 1 (25). – С. 111 -118

9. Савченко Л.Г. Дослідження рівня виробни-чого травматизму та професійної захворюваності в галузі технічного сервісу АПК України / Л.Г. Са-вченко, Н.М. Цивенкова, В.М. Савченко // Тех-нічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. – 2016. – № 6. – С. 100 -106

10. Семерня О.В. Аналіз впливу шкідливих виробничих факторів на розвиток професійних захворювань працівників сільського господар-ства / О.В. Семерня // Вісник Сумського націо-нального аграрного університету. Серія: Ме-ханізація та автоматизація виробничих процесів. – 2016. – Вип. 3. – С. 164 -170.

11. Травматизм на виробництві у 2014 - 2015 рр. // Державна служба статистики України [Елек-тронний ресурс] – Режим доступу: http://www.ukr star.gov.ua/

12. Coon M.J., Koop D.R., Black S.D. Role ofp-450 oxygenases in responces to chemical exposure // Genet. Variabil. Responses Chem. "Exposure" Cold Spring Harbor N-Y. – 1985. – P. 51- 63.

Аннотация Исследование уровня производственного травматизма и профзаболеваемости при выращивании продукции растениеводства в условиях открытого и защи-

щенного грунта Украины

Л.Г. Савченко, В.Н. Савченко

В статье представлен уровень производственного травматизма и профзаболеваемости при выра-щивании продукции растениеводства в условиях открытого и защищенного грунта АПК Украины.Рас-пределен производственный травматизм и профессиональные заболевания в растеневодстве по сфе-рам деятельности. Отображено структуру профессиональных поражений работников растеневодства, типы заболеваний, связанных с процессами при выращивании продукции растениеводства в условиях открытого и защищенного грунта Украины, распределение первично выявленных профессиональных заболеваний и отравлений по продолжительности воздействия на работающих основных неблагопри-ятных производственных факторов. Приведенные сведения заставляют обратить внимание прежде всего на необходимость соблюдения технологической и трудовой дисциплины, повышение професси-онального уровня в части требований техники безопасности при работе с машинами и оборудованием связаных с процессами выращивания продукции растениеводства в условиях открытого и защищен-ного грунта , на устранение причин и источников травмирования, повышение качества обучения и ат-тестации работников и повышение требовательности при аттестации.

Ключевые слова: АПК Украины, отрасль растеневодства, производственный травматизм, уровень производственного травматизма, профессиональные болезни.





Abstract

Researching the level of production traumatism and professional sickness in the field of open and protected ground crop cultivation in Ukraine

L.G. Savchenko , V.N. Savchenko

This work researches level of occupational injuries and professional sickness in the field of open and protected ground crop cultivation of agrarian and industrial complex of Ukraine. The analysis of the types of diseases associated with field of open and protected ground crop cultivation and given the structure of injuries of professional staff in the field. An initial allocation of identified occupational diseases and poisoning effect on the duration of working main adverse factors. Thus, the main cause of injury to workers is a violation of the labor process, that access to work without instruction, without training, lack of labor protection instructions, and more. These data are forced to pay attention primarily on the need to respect the technological and labor discipline, to improve the professional level of safety requirements when working with machinery and equip-ment, with service to address the causes and sources of injury, to improve the quality of training and certifica-tion of staff and increased rigor in the evaluation.

Keywords: agrarian and industrial complex of Ukraine, open and protected ground of crop cultivation, occupational injuries, level of production traumatism, professional sickness.

Представлено від редакції: В.М. Лук’яненко / Presented on editorial: V.M. Lukianenko Рецензент: М.М. Кірієнко / Reviewer: M.M. Kirijenko Подано до редакції / Received: 16.09.2015

Інформація 121 Information

Інженерія природокористування, 2017, №2(8)

www.mtf.khntusg.com.ua Engineering of nature management, 2017, #2(8)

ПРАВИЛА ДЛЯ АВТОРІВ журналу «Інженерія природокористування»

(детально дивіться на сайті журналу)

В журналі друкуються результати оригіна-

льних досліджень інженерно-технологічного спрямування, які стосуються сільськогосподар-ського виробництва і переробки відповідної про-дукції, ведення паркового господарства, викори-стання та відновлення довкілля. Увага акценту-ється на безпечності, ергономічності та екологі-чності техніко-технологічних засобів і технологій які пропонуються.

До публікації приймаються: закінчені оригінальні роботи, що досі не

видавалися (5–10 сторінок); теоретичні та проблемно-оглядові статті

об’ємом до 20 сторінок; матеріали та повідомлення про події із на-

укового життя; рецензії на книги. Статті друкуються українською, російською

та англійською мовами. У відповідності з постановою ВАК України

від 15.01.2003 № 7-05/1 до друку приймаються лише ті наукові статті, що містять наступні необ-хідні елементи:

постановка проблеми та її актуальність; аналіз результатів останніх досліджень та

публікацій, що стосуються проблеми; виділення невирішених раніше частин за-

гальної проблеми, якій присвячена робота; формулювання мети роботи (постановка

задачі дослідження); викладення основного матеріалу дослі-

дження з обґрунтуванням отриманих нау-кових результатів;

висновки, що витікають з проведеного дос-лідження, і подальші перспективи.

Від основного змісту статті висновки відо-кремлюються абзацом і розпочинаються із слова «Висновки:». Інші обов’язкові елементи статті явним чином виділяти не обов’язково.

Текст статті потрібно викласти у такій пос-лідовності:

УДК; назва роботи, список, місце роботи та електронні адреси авторів; анотацію на мові статті; основний текст та висновки; посилання на першоджерела.

Всі таблиці і рисунки повинні мати свій но-мер і заголовок.

Графічні матеріали слід готувати якісно. Їх недбалий вигляд може бути основою для відмо-ви в публікації. Вони мають бути продубльова-ними в окремих файлах довільного графічного формату (*.jpg, *.psd, *.cdr та ін.). Для растрових рисунків подільна здатність не менше 300DPI. Не використовувати кольорові зображення.

Список використаних джерел формується у порядку появи посилань у тексті. Форматування

списку першоджерел виконується у відповідності із поточними вимогами ВАК України.

Текст статті повинен бути оформленим у редакторі Microsoft Word 97 та вище з викорис-танням шрифту Arial розміром 10 pt та з одинар-ним інтервалом. Поля: верхнє та нижнє – 3; ліве та праве – 2 см. Абзац – 0,65 см.

Оскільки підготовка рукопису до видання завжди потребує переформатування, то потріб-но уникати таких варіантів підготовки рукопису, які в разі переформатування призведуть до поя-ви помилок. Зокрема всі символи, що входять до математичних виразів, незалежно від можливос-ті їх набору у вигляді звичайного тексту, повинні виконуватися із застосуванням Редактора фор-мул Microsoft Equation. Довжина формул не по-винна перевищувати 7 см.

До тексту статті слід додати три ідентичні анотації українською, російською та англійською мовами. Обсяг анотації 200 - 250 слів. Анотація включає: назву статті, перелік авторів і, власне, текст анотації, що відображає всі аспекти статті і не містить баластних слів.

Під кожною анотацією друкується список ключових слів (7 - 10 слів, не більше 2 рядки).

До редакції надсилають тверду копію ма-теріалів у двох примірниках, один з яких має бу-ти підписаний всіма авторами та електронну ве-рсію (обов’язково) на CD- або DVD-дисках чи електронною поштою.

До статті прикладається рецензія фахівця у даній області досліджень (зовнішня рецензія).

На окремій сторінці вказують повністю імена, по батькові та прізвища усіх авторів, телефони, факси, адреси електронної пошти та повні по-штові адреси. Крім цього слід указати із яким із авторів слід вести переписку.

Порядок роботи із присланим матеріа-лом. Стаття, яка надходить до редакції, реєст-рується та направляється до наукового рецен-зента, який підписує статтю до друку. При наяв-ності зауважень статтю повертають авторові (авторам) для доопрацювання. Виправлений варіант (у двох примірниках та електронному варіанті) повинен бути поверненим до редакції разом з початковим варіантом статті та відпо-віддю на всі зауваження.

Черговість виходу статей визначається да-тою надходження останнього варіанту.

Редакція залишає за собою право виправля-ти і скорочувати рукопис, а також повертати ав-торам роботи, які не відповідають викладеним вище вимогам редакції.

Електронні версії статей надсилати за адре-сою [email protected].

122 Інформація 122 Information

Інженерія природокористування, 2017, №2(8)

Engineering of nature management, 2017, #2(8) www.mtf.khntusg.com.ua

REGULATIONS FOR THE AUTHORS of the journal «Engineering of nature management» (for detailed information consult the site of the journal)

The journal publishes the results of original researches in Engineering and Technology relating to farm production and processing of agricultural products, landscaping, using and recovery of the environment. A special emphasis is made on safety, safety, environmental and ergonomic properties of machines and techniques that are proposed.

The following works are accepted: • complete original researches that have not

been published yet (5-10 pages); • theoretical and problem-review articles (up to

20 pages); • materials and reports about academic life; • reviews of books. The articles are published in Ukrainian, Rus-

sian and English. In accordance with the resolution of the HAC of

Ukraine from 15.01.2003 № 7-05/1 only articles that contain these derivatives necessary elements are accepted for publication:

• statement of the problem and its relevance; • analysis of the results of recent researches

and publications relating to the problem; • emphasizing of unsolved aspects of the prob-

lem, the work is devoted to; • statement of purpose of the work (statement

of the research problem); • presentation of the principal material with the

substantiation of scientific results; • the conclusions resulting from the research

and prospects for future work. The conclusion paragraph is detached from the

main content of the article and begins with the words "Conclusions". Allocation of other essential elements of the article is not required.

The text of the article is to be arranged as follows: UDC, the name of the work, the list of authors,

their places of work and e-mail addresses, an ab-stract in the language of the article, the main text and conclusion, references to the sources.

All tables and figures must have a number and title. Graphic materials should be prepared accu-

rately. Their sloppy appearance can cause a re-fusal to publish the article. They must be duplicated in separate files of arbitrary graphical format (*.jpg, *.psd, *.cdr etc.). The resolution for raster pictures should be at least 300DPI. Do not use color images

The list of references is formed in order of ap-pearance in the text. Format of the list of primary

sources is performed in accordance with the cur-rent requirements of HAC of Ukraine.

Full text must be in Microsoft Word 97 or higher with the use of Arial font size 10pt and single space. Margins: top and bottom – 3cm, left and right – 2 cm. Paragraph – 0.65 cm.

Since the preparation of the manuscript for publication always demands reformatting it, avoid the options that will lead to mistakes in text in case of such reformatting. In particular all the mathemat-ic symbols should be performed with the help of Microsoft Equation. Length formulas should not exceed 7 cm (2.75 in.).

The text of the article should be added three identical annotations Ukrainian, Russian and Eng-lish. The volume of abstracts of 200 - 250 words. Abstract includes title of the article, a list of the au-thors and, in fact, text annotation, reflecting all as-pects of the article and contains no ballast words.

Under each abstract published a list of key-words (7 - 10 words, no more than 2 lines).

It is necessary to send 2 hard copies of mate-rials, one of which must be signed by all authors, and an electronic version (obligatory) on CD- or DVD-ROM or via e-mail.

The review of the specialist in the field of re-search is added to the article (external review).

On a separate page full names of all authors, their phone and fax numbers, e-mail addresses and full postal addresses are indicated. In addition, a contact person should be specified to keep correspondence.

Work with the materials sent. The article, coming to the editorial office, is registrated and sent to the scientific reviewer, who signs the article for publication. In case of remarks the article is re-turned to the author(s) for revision. Revised article (two copies and an electronic version) should be returned to the editorial office with the original ver-sion of the article and responses to all remarks.

The priority of publication is determined by the date of admission of final version of the article.

Editors reserve the right to correct, cut the manuscripts and return to the authors the articles that do not meet the foregoing publisher’s requirements.

Please, send electronic versions of the articles to enm.journal @ gmail.com.

НАУКОВИЙ ЖУРНАЛ SCIENTIFIC JOURNAL

ІНЖЕНЕРІЯ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

2017, № 2 (8)

ENGINEERING OF NATURE MANAGEMENT

2017, # 2 (8)

Українською, російською, англійською мовами

Україна, 61002, Харків, Алчевських, 44, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка.

Підписано до друку 13.11.2017. Формат 60×84 1/8. Папір офсетний. Друк офсетный. Ум. друк. арк. 15,75.

Наклад 300 прим. Замовлення 11/122017.

Надруковано ФОП Томенко Ю.І. г. Харків, пл. Руднєва, 4.

Ministry of Education and Science of Ukraine193.105.7.210:8181/sites/default/files/technical... ·...

Documents

Transcript of Ministry of Education and Science of Ukraine193.105.7.210:8181/sites/default/files/technical... ·...