Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства



РУБРИКИ	Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства	РЕКЛАМА

Главная

Бухгалтерский учет и аудит

Военное дело

География

Геология гидрология и геодезия

Государство и право

Ботаника и сельское хоз-во

Биржевое дело

Биология

Безопасность жизнедеятельности

Банковское дело

Журналистика издательское дело

Иностранные языки и языкознание

История и исторические личности

Связь, приборы, радиоэлектроника

Краеведение и этнография

Кулинария и продукты питания

Культура и искусство

ПОИСК

Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

для расчёта технологии в период, когда идёт наращивание урожайности. Если в

технологии объём продукта в последующих шагах не изменяется, то массив

информации для расчёта подчиняется прямой сумме трёхэлементных деревьев

[pic] (7)

где [pic]

[pic] [pic],

[pic] символ, обозначающий равенство по предыдущему «шагу»

[pic].

Массив информации можно получить в Госсортосети, на МИС, в

производственных условиях, а недостающие величины к оптимальным параметрам

информационных узлов регулируются моделью выхода (качеством и количеством

продукта) и определяются величиной восстановительных действий (удобрениями,

ядами и др.).

Такой процесс набора информации хотя и упрощает процедуру, однако, он

многовариантен и долговечен. Им рационально пользоваться в контролируемых

условиях. Его система отображения информации (СОИ) наглядна и удобна для

использования оператором.

Для массового пользования зависимостью (7) информационные узлы

мнемомодели (рис. 6) должны сначала пройти через массовый опыт. Таким

информационным материалом являются поколения типовых технологических карт

на культуру. В них уже заложены параметры «шага» [pic] множества [pic] и

само множество в пределах упорядоченного усреднённого множества [pic] (3).

Разработка методики построения моделей технологии

Основываясь на отображения информации в логической форме (3), (6),

(7), технология насаждения может быть представлена следующим тождеством

[pic] (8)

где {0} -определяет корень вычисляемого дерева технологии через её

балансовый тарифный параметр ко времени исчисления «шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр продукта исчисляемого

«шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр корня последующего

трёхэлементного дерева технологии.

Исследованиями [43, 48, 62, 65, 70, 89, 95] установлено, что тождество

(8) в общем виде является моделью любой технологии растениеводства, но

применительно к многолетним насаждениям автономные узлы массива информации

рациональнее группировать по стадиям, характеризующим закладку, воспитание

и эксплуатацию насаждения.

Тогда в общем виде заключенная информация в стадиях реализуется

условием равенства технологических издержек отдаче от проданного продукта

[pic] (9)

где [pic] - издержки на закладку;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» до

вступления в пору плодоношения;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» поры

плодоношения;

[pic] - восстановление издержек реализацией урожая одного

усреднённого «шага»;

[pic] - количество «шагов» до вступления насаждения в пору

плодоношения;

[pic] - количество «шагов» в пору плодоношения насаждения,

необходимое для полного возмещения издержек [pic] и [pic].

В равенстве (9) издержки выступают в роли входных параметров

технологии (факторов), а стоимость продукта - в роли отклика, которые в

целом представляют прямую сумму последовательности групп деревьев

[pic]

[pic] (10)

где {0} - отображает заложенное насаждение. По теории мно-жеств в

данном случае представляет пустое множество [pic]

[pic][pic] - отображает развитие технологии по равенству (6) в

стадии воспитания насаждения;

[pic] - отображает развитие технологии по равенству (7) в стадии

эксплуатации насаждения;

[pic] - отображает продукт технологии в целом.

Преобразованное выражение (9) в отношение

[pic]

(11) становится алгоритмом модели (9), которая характеризует величину

отношения балансовой стоимости насаждения [pic] к прибыли [pic], где чем

меньше [pic], тем интенсивнее технология;

Исследованиями установлено, что модели (9) и (10) оценивают динамику

технологического процесса, а преобразование равенства в неравенство

[pic] (12)

характеризует технологию в прошедшем, настоящем и будущем времени, путём

отображения групповых аргументов [pic] в виде траектории сбалансированного

роста массива информации в течении технологии во временных интервалах [pic]

и [pic].

Пооперационный анализ производства работ в стадиях показал, что работы

могут быть сблокированы по принадлежности к среде обслуживания и что таких

автономно существующих блоков в каждой стадии насчитывается не более семи:

нулевой, почвообрабатывающий, удобренческий, мелиоративный, габитусный,

защитный и уборочный. Структурно блоки однотипны, так как состоят из

родовых операций, машинно - тракторной базы и тарифных ограничений. Эта

однотипность позволила их отнести к модульным строениям. При решении

практических задач в технологии они представляют функции оптимизации

соответствующего блока стадии (систему малого ранга), а из семи,

соответствующих условиям зоны, модулей, может быть составлена оптимальная

технология ухода за многолетней культурой в стадии (т.е. система большого

ранга), а из стадии закладки, воспитания и эксплуатации - технология.

3. Методика нахождения и отображения траектории

сбалансированного роста массива информации

Исследованиями установлено, что траекторию сбалансированного роста

(ТСР) рационально находить графо - аналитическим методом. Для этого в

системе координат по набору издержек [pic] в пределах [pic] и [pic] в

масштабе аддитивно отображаются кривые расхода и дохода технологии

продукта. На оси абсцисс фиксируется прямая сумма последовательности групп

деревьев в периодах [pic]

[pic] (13)

где [pic] - предельно рациональный возраст насаждения;

[pic] - беспериодный ([pic]) расход времени на закладку

насаждения;

[pic] - предельное количество «шагов», рекомендуемое на

воспитание насаждения, обычно [pic];

[pic] - предельно рациональный период эксплуатации

насаждения [pic].[pic]

На оси ординат аддитивно отображаются: вниз - прямая сумма групп

последовательности издержек расхода в периодах [pic]

[pic][pic]

[pic] (14)

вверх - прямая сумма последовательности издержек дохода [pic];

[pic]. (15)

Тогда разность между выражениями (15) и (14) на фоне

последовательности периодов [pic] (13) даст дискретный массив информации в

виде серии последовательных точек в системе координат [pic] В результате

каждый информативный момент будет определён двумя противоположно

направленными векторными отрезками [pic] и [pic]. Наложения друг на друга

отрезков каждой пары векторов дадут ординаты в виде остатков от разницы

отрезков.

[pic][pic].

(16)

Вектор [pic] своим концом определяет величину баланса пары векторов, а

кривая последовательного соединения местоположения балансов всех пар

векторов [pic] и [pic] будет являть собою ТСР технологического процесса в

виде графической модели (рис.8), а с позиции теории логики ТСР может быть

квалифицирована, как модель развития технологии, если отобразить её

следующей последовательностью:

[pic]

[pic] (17)

[pic]

Рис.8. Принципиальное отображение процесса

построения траектории сбалансированного роста

С помощью модели (рис. 8) и последовательности (17), если ТСР

отобразить дифференциальным уравнением, может быть определено сравнение

технологических процессов в динамике. Возможен вариант построения номограмм

на семействе ТСР в зависимости от схем посадок или других параметров

насаждений.

4. Методика выбора оптимального варианта технологии

Оптимальный вариант выбирается с помощью матричного системного

анализа, как наиболее наглядного и легко математизируемого процесса. Для

чего, при фиксированном агросроке, тарифные ограничения каждой операции в

стадии разносятся по модульной принадлежности в матрицу [pic], (табл.6),

которые чётко рассепарируются на более стабильные информативные поля [pic]

Таблица 6

Матричная модель оптимизации технологи стадии

|Модули |Издержки в разрезе модулей |Модели |

| | |модулей |

| |ле- |уход-|енче-с|ратив-|-тус|т-ные|роч-|][pic] |

| |вые |ные |кие |ные |-ные| |ные | |

| | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 | |

|Нулевой |1 |[pic| | |[pic] | | | |[pic] |

| | |] | | | | | | | |

|Почво- |2 | | | | |[pic| | |[pic] |

|уходный | | | | | |] | | | |

|Удобрен-|3 | | | | |[pic| | |[pic] |

|ческий | | | | | |] | | | |

|Мелиора-|4 |[pic| | |[pic] |[pic|[pic]|[pic|[pic] |

|тивный | |] | | | |] | |] | |

|Габи- |5 | |[pic]|[pic] |[pic] | | | |[pic] |

|Защит- |6 | | | |[pic] | | | |[pic] |

|ный | | | | | | | | | |

|Убороч- |7 | | | |[pic] | | | |[pic] |

|ный | | | | | | | | | |

Согласно табл. 6, аналитическая сумма информативных полей [pic]

представляет матричную модель любой стадии насаждения

[pic] (18)

где [pic] - обобщённый параметр оптимизации технологии стадии

(базисная матрица [pic]);

[pic] - общемодульная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на: амортизацию; текущий ремонт и хранение техники; ГСМ;

общепроизводственные и общехозяйственные нужды; доплату и начисления к

тарифному фонду и прочие работы (матрица - элемент [pic] при [pic] и

[pic]);

[pic] - базовая компонента тарифного ограничения, включающая

расходы на выполнение основных операций по каждому модулю (главная

диагональ матрицы [pic], где [pic]);

[pic] - материальная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на приобретение материалов для каждого мо- дуля (матрица

- строка [pic]при [pic] и [pic]);

[pic]- функциональная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на содержание (ремонт) модулей в рамках первоначальных

параметров (матрица - столбец [pic] при [pic] и [pic]);

[pic] - сопутствующая компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на выполнение операций в модуле для обеспечения

функционирования других модулей технологии (треугольные матрицы: [pic] -

занимающая поле элементов [pic] выше [pic], но без [pic] и [pic] -

занимающая поле элементов [pic] выше [pic], но без [pic]).

Равенство (18), после расшифровки его членов, приводится к виду

[pic] [pic] [pic]

[pic] (19)

[pic] [pic] [pic].

Из всех моделей (3), (8), (9), (11), (17), (18), (19) только последняя

соответствует понятию «система», так как входящие в неё компоненты

полностью могут учесть долю каждого элемента в технологии на любом уровне

анализа:

n компонентном. Например, суммарные базовые затраты по технологии в

стадии

[pic]

[pic],

где

учитываются только затраты на выполнение уходных операций по всем

модулям;

- модульном. Например, затраты на почвообработку в стадии

[pic] [pic] [pic]

[pic] ,

[pic] [pic] [pic]

где первый член равенства означает затраты на уходные базовые работы;

второй член равенства означает затраты на уходные ремонтные работы;

третий член равенства означает затраты на уходные сопутствующие

работы;

-общетехнологическом, где в равенство (9) вместо [pic] подставляются

значения [pic] для закладки, [pic] для воспитания (суммарное значение

за срок [pic]) и [pic] для эксплуатации (также суммарное значение за

срок [pic])

[pic] .

Такой анализ выполнить можно потому, что каждый элемент технологии

учитывается только через общетехнологические, базовые материальные,

ремонтные (функциональные) и сопутствующие издержки, ибо других издержек,

причём в любой технологии производства продукта, быть не может. В то же

время любая технология получения продукта не может существовать, если любая

компонента из пяти будет отсутствовать. А это уже признаки системы! Поэтому

равенство (19) может быть квалифицировано, как математическая модель

оптимизации технологии любой сельскохозяйственной отрасли.

3. 5. Методика прогноза развития технологии

Согласно равенству (19), обобщённый параметр оптимизации стадийной

технологии пятикомпонентный, где каждая компонента констатирует факт и

является оценочным показателем уровня ведения стадии. Но, для ориентации в

условиях воспроизводства, знания этих показателей недостаточно. Особенно в

условиях машинизации отрасли, когда приобретение машин может существенно

изменить роль каждой компоненты в системе. Хозяйственнику надо

заблаговременно знать, к чему приведёт это приобретение!

Так как в каждом поколении Типовых технологических карт отображается

процесс через новые машины, то прогноз развития параметров оптимизации и

параметров ограничения технологии предлагается делать, используя массив

информации не менее четырёх поколений технологических карт. Тогда, построив

модульные матрицы для каждого поколения карт, можно получить по четыре

значения каждой компоненты системы, на которых в системе координат строится

семейство кривых, отображающих своим поведением развитие во времени как

каждой компоненты, так и системы в целом. А это значит, что, зная возможный

результат, можно заблаговременно повлиять на развитие каждой компоненты в

системе. То есть, с помощью модульного принципа можно дать научно

обоснованное развитие системы и внедрить это развитие через хорошо

продуманные мероприятия - стежок за стежком, как это принято в паттерне.

6. Проверка на достоверность разработанной методологии

оптимизации управления функционированием и развитием технологий

многолетних культур

Известно (В.Ф.Венда, 1975), что главным критерием достоверности

является достаточность и однородность исходного массива ин-формации. При

этом массив информации должен характеризовать по-ведение системы, её

состояние, условие и эффективность её функцио-нирования. Обычно в

информации выделяют неуправляемые, управляемые, поведенческие и

критериальные признаки. Из них первый и третий зависят от второго, а

четвёртый - от третьего. То есть, критериальный признак является лишь

второй производной, поэтому при исследованиях он оказывается вне поля

зрения исследователя. Но, со-гласно методам прикладного статистического

анализа (ПМСА) в ситуациях, когда критериальный признак находится в роли

второй производной, круг задач, решаемых с помощью ПМСА, хотя и сужается,

но остаётся при этом самым актуальным (Е.Г.Гольштейн, 1983).

В рассматриваемом случае критериальным признаком является наличие

минимального элемента множества, который определяет собою цикл или «шаг»

процесса.

Согласно модели (рис. 6) ни среда, ни растение, ни восстановительные

воздействия не могут каждое в отдельности составить «шаг». Продукт, в

некотором роде, характеризует завершение «шага», но без первых трёх

информативных узлов не даёт полной информации о технологии. Поэтому,

согласно теории множеств, только полный цикл, определённый моделью (рис.

6), может соответствовать требованиям аксиомы объективности. А это значит,

что только завершённый цикл технологии, включающий информацию о среде,

растении,

продукте и средствах восстановления их параметров за один год является

минимальным элементом технологии, а следовательно, и [pic] множества [pic],

отображающего, согласно аксиоме бесконечности и принципа повторяемости,

информацию о технологическом процессе интенсивного производства продукта

растениеводства.

Таким образом, исходя из аксиомы регулярности, множество [pic],

имеющее «шаг» [pic], называется фундированным, то есть вычисляемым, а сама

система отбора массива информации для модели методически достоверна.

Выделение из массива информации обособленного элемента, обладающего

дискретностью, является отправной точкой работы с выбранным массивом

информации. Поэтому модель (рис. 6) не только оптимально лаконична, но и

достаточно информативна.

Дальнейшие действия в методологии подчинены структуре использования

отобранного массива информации на ЭВМ. Эта задача условного расчётного

характера. Она связана с неуправляемыми переменными, критериальным

признаком которых является также наличие автономно существующих завершённых

этапов в жизни насаждения, то есть, стадий. Приемлемость такой градации

доказана возможностью построения ТСР, которая подтверждает дискретный

характер технологии, как множества, через её цикличность. Благодаря

цикличности функция этого множества также вычислима, а методики 3.2 и 3.3

полномерны.

Многоструктурное построение технологии в предлагаемой методологии

является промежуточным звеном общей методологичес-кой цепи, состоящей из

методики набора исходного массива информации и механизма её использования в

оптимизации управления фун-кционированием технологии. Для этого

потребовалось исходный массив информации сконцентрировать в автономно

существующие узлы (модули, стадии). Достаточность информации, полученной в

этих узлах для общей методологической цепи подтверждается возможностью

построения из неё системы, преобразовав информацию через матрицы в

компоненты, которые без остатка определяют структуру технологии, как

систему.

С помощью созданной схемы сведения в план и порядок технологического

хаоса воздействий на природу, удалось эти воздействия привести к единому

обобщающему параметру [pic], используя который, всегда можно оценить

экономическую значимость технологии получения продукта растениеводством.

Работоспособность технологии очевидна из примера обоснования

оптимальных параметров технологии механизированного внесения минеральных

удобрений в наиболее корнеобитаемый почвенный горизонт сада - 0,3 ...,5 м

[34]. В хозяйствах Северного Кавказа для этих целей применяют четыре

различных варианта технологии:

I - ежегодное раздельное внесение жидких комплексных удобрений

(ЖКУ) и твёрдых удобрений;

II - ежегодное совместное внесение (ЖКУ) и недостающих твёрдых

удобрений в виде раствора;

III - внесение (ЖКУ) один раз в три года с ежегодным внесением

недостающих твёрдых удобрений;

IV - ежегодное внесение твёрдых удобрений.

При этом внесение твёрдых удобрений осуществляется комплексом машин,

рекомендуемых системой машин, а жидких - специально разработанным для тех

же условий комплексом машин [34, 40, 45, 46, 47, 50, 51, 61, 63, 66, 110,

114].

Эффективность комплексов оценивалась по затратам средств (в ценах до

1990 г.) и труда, исходя из того, что действие ЖКУ и твёрдых минеральных

удобрений на урожайность насаждения одинаково (Е.И.Чудин, 1976), а

суммарные показатели их пооперационных затрат различны (табл. 7).

Таблица 7

Суммарные показатели пооперационных затрат

при использовании комплексов машин для внесения

минеральных удобрений в многолетних насаждениях

Северного Кавказа (в ценах до 1990 года)

|Комплекс для |3,23 |9,31 |16,27 |13,81 |

|Комплекс для жидких|1,80 |4,17 |6,15 |6,23 |

Уровни значимости каждого из вариантов технологии определялись с

помощью равенства (9) при [pic]

[pic],

(20)

где [pic] удельный коэффициент уровня значимости технологии;

[pic] период а) стадии воспитания, шагов [pic]= 4;

[pic] период б) стадии воспитания, шагов [pic]= 3;

[pic]- издержки соответствующих стадий технологии.

Сравнительные результаты вариантов технологий внесения минеральных

удобрений в равнинных садах Северного Кавказа приведены в табл. 8 и 9.

Таблица 8

Повариантные затраты на внесении удобрений

в равнинных садах Северного Кавказа

| | |I |II |III |IV | |

|внесение, | |35,6 |35,6 |35,6 |35,6 | |

|органических | |32,8 |32,8 |32,8 |32,8 | |

|сада: |Ежегодно |2,5 |2,5 |2,5 |2,5 |[pic] |

|а) с 1 по 4 год | | | | | |[pic] |

| |Ежегодно |8,7 |3,6 |8,0 |8,6 | |

|жидких | |1,9 |3,6 |1,2 |- | |

|твёрдых | |6,8 |- |6,8 |8,6 | |

| |Ежегодно |10,5 |5,7 |9,1 |10,3 |[pic] |

|в том числе: | |3,1 |5,7 |1,9 |- | |

|жидких | |7,4 |- |7,2 |10,3 | |

|вариантам | |57,3 |47,2 |55,2 |57,2 | |

Информация табл. 8 и 9 показывает, что вариант II технологии внесения

минеральных удобрений в наиболее корнеобитаемый почвенный горизонт сада

более перспективен, а методология (раздел 3) достоверна. Полученное

увеличение урожайности в яблоневых насаждениях от ежегодного внесения

раствором ЖКУ ([pic]) + твёрдых ([pic]), по сравнению с внесением этих доз

удобрений только в твёрдом виде [47], следует отнести на счёт конструкции

игольчатого рабочего органа [110], который вносит раствор на глубину 0,3

... 0,5 м. без заметного повреждения корней дерева, в то время как вне-

Таблица 9

Результаты относительного сравнения оцениваемых

вариантов технологии внесения минеральных удобрений

в равнинных садах Северного Кавказа

| | |[pic] | |

|I |внесение ЖКУ и недостающих|- 6,8 |98,5 |

|II |твёрдых удобрений |- 9,9 |143,5 |

|III |года с ежегодным внесением|- 7,7 |111,6 |

|IV |Ежегодное внесение твёрдых|- 6,9 |100 |

сение твёрдых туков на такую же глубину рыхлящим рабочим органом связано с

непременным разрывом корней, что снижает уровень преимущества корневой

архитектоники растения над его кроновой архитектоникой [125].

Реализация методологии

Управление функционированием и развитием механизированных технологий

многолетних культур имеет свою специфику, которая заключается в том, что, в

отличие от однолетних культур, в производ-стве одновременно существуют

насаждения с различной стадией раз-вития: закладки, воспитания и

эксплуатации. Поэтому потребовалось провести специальный анализ

технического уровня категорий стадии. При этом учитывался тот факт, что чем

старше насаждение, тем менее оно соответствует современным средствам

механизации, прежде всего по достаточности площадей для загрузки в агросрок

машин каждого модуля в пределах коэффициента эластичности [pic] = 0,668 ...

0,884 (В.И.Могоряну, 1977). Оценочным критерием служила величина значимости

каждого модуля.

Установлено, что для [pic] = 0,668 ... 0,884 в регионе к началу XII

пятилетки во всех категориях хозяйств насчитывалось около 75%

тракторопригодных насаждений. Доказано [62, 64, 73, 89], что оптимальная

площадь нагрузки комплекса машин в агросрок определяется методом кратности

к наиболее загруженному модулю, который принимается равным единице. На

период до 2010 года эта площадь будет в пределах 200 га. Исходя из этого

предела, выполнен количественный расчёт машин в модулях систем садоводства

Ставропольского [71], и Краснодарского [85] краёв, России [90] и систем

виноградарства Краснодарского края [54].

Расчётный состав техники повышает эффективность этих систем за счёт:

n предельно возможной выработки нормосмен в агросрок [49, 53, 62];

n снижения расходов горючего, ядохимикатов, удобрений и тары,

благодаря своевременного и в необходимых параметрах выполнения работ

[17, 46, 47, 50, 57, 63, 66, 78];

n снижения количества повторяющихся операций на обработке почвы,

благодаря рационально подобранных способов и машин [71, 85, 87, 92,

96, 97, 98];

n увеличения урожайности, благодаря обеспечения оптимальных параметров

среде каждым модулем [43, 46, 73, 93, 94].

Сравнительная оценка годичной эксплуатации комплекса машин на

оптимальной площади эксплуатационного сада показала [99], что внедрение

полномерного комплекса на каждых 200 га даёт 69,2 тыс. рублей и 39,5 тыс.

чел.-часов экономического эффекта (табл.10).

Таблица 10

Экономическая эффективность

реализации методологии на площади 200 га богарного сада

ОПХ «Центральное» СКЗНИИСиВ (в ценах 1990 г.)

| | |ния за| |ния |

| | |- | |за- |

|компонентов |1986 - |1991-19|трат |1986 -|1991-1|трат |

|системы |1990 |95 гг. |до, % |1990 |995 |до, % |

| |гг. | | |гг. |гг. | |

|Общетехнологически|- |- |- |53,1 |53,1 |100 |

|й | | | | | | |

|Базовый |83,4 |47,0 |56,3 |42,5 |24,5 |57,5 |

|Материальный |- |- |- |79,3 |40,0 |57,5 |

|Функциональный |4,3 |2,5 |58,4 |23,3 |12,0 |50,4 |

|Сопутствующий |2,7 |1,4 |51,3 |1,2 |0,6 |50,0 |

|Итого по |90,4 |50,9 |55,3 |199,4 |130,2 |61,9 |

Анализ технического уровня садоводства Северного Кавказа показал, что

суммарные затраты труда по стадиям технологии соста-вляют: 10,3 % на

закладку, 12,6 % на воспитание и 77,1 % на эксплуатацию насаждения. То

есть, менее всего механизирована стадия эксплуатации сада. В ней на долю

машинного труда приходится 5,3 долей ручного, а в стадии закладки лишь 1,6.

По приоритетности первый ранг по величине затрат труда принадлежит

уборочному модулю, за ним - габитусному стадии эксплуатации, затем стадии

воспитания и, наконец, стадии закладки. Остальные модули не превышают и 15

единиц условной площади графовой модели (рис. 9).

[pic]

Рис. 9. Современное состояние технического уровня

садоводства Северного Кавказа в модульной и стадийной

значимостях (модульная последовательность согласно табл. 6)

Анализ технического уровня виноградарства Краснодарского края показал

[54], что любая технология его возделывания логично делится, как и в

садоводстве, на стадии закладки, воспитания и эксплуатации насаждений.

Каждая стадия в информационном плане чётко отображается средой обитания,

сортом и трудом, которые по своей специфике являются ресурсами культуры. Из

пооперационного анализа производства работ в стадиях следует, что работы

могут быть сблокированы по принадлежности к объекту обслуживания и что

таких автономно существующих блоков (модулей) в каждой стадии насчитывается

от 5 до 7 [95]. Из-за разнообразия почвенно - кли-матических условий Кубани

[16, 24, 33, 81, 82] каждый модуль имеет от 6 до 10 вариантов(в общей

сложности их 62 - для укрывной и неукрывной культуры на равнине и склонах

[54]). Структурно они однотипны, так как включают родовые операции, машинно

- тракторную базу и тарифные ограничения, это позволяет их отнести к

модулям технологии [70].Анализ затрат труда на примере ухода за

виноградником технических сортов показал[91], что в виноградарстве Кубани,

как и в садоводстве Северного Кавказа, существует неравномерность

технического уровня по стадиям и модулям. Наиболее приоритетным по величине

здесь является габитусный модуль (рис. 10).

[pic]

Рис. 10. Современное состояние технического уровня

виноградарства Краснодарского края в модульной и стадийной

значимостях (модульная последовательность согласно табл. 6)

Суммарные затраты по технологии состоят из 14,5 % стадии закладки,

53,1 % стадии воспитания и32,4 % стадии эксплуатации. То есть, менее всего

механизирована стадия воспитания насаждения. При этом наиболее трудоёмкими

являются крепление кордонов к шпалере, обрезка однолетнего прироста и

уборка урожая. На параметры крепления кордонов, механизированную обрезку

прироста и уборку урожая в сильной степени влияют качественные показатели

конструкций шпалерных систем. Выявлена прямая связь между рабочими органами

машин, архитектоникой куста, конструкцией шпалеры, способами обрезки

прироста и уборки урожая [16, 19, 23, 26, 29, 30, 31, 38, 43, 44, 56, 60,

67, 68, 75].

Выбор рациональных параметров оптимизации

управления механизированными технологиями приоритетных направлений в

многолетних насаждениях

Решение поставленной задачи осуществлялось через подбор критериев и

создание приборов для оценки оптимизации сопряжения (стыка) компонентов

системы среда - растение - средства ухода, что позволило упростить

формализацию задачи. Отправной базой служила «Теория и расчёт гибких

стержней» (Е.П.Попов, 1986).

1. Подбор критериев оптимизации стыка компонентов

системы среда - растение - средства ухода

В выбранных приоритетных направлениях (раздел 4) установлены шесть

основных форм стыка (рис. 11).

В формах 1,3,4,5 (рис. 11) функционирует (явно 1,3 и неявно 4,5)

поступательное в процессе изгиба перемещение вектора силы [pic] параллельно

самому себе.

В форме 2 (рис. 11) функционирует следящее перемещение вектора силы

[pic] в процессе изгиба, сохраняя неизменным угол с направлением упругой

линии в точке приложения силы [pic].

В форме 6 (рис. 11) значение внутренней энергии сопротивления изгибу

находится в явной зависимости от величины растяжения вдоль оси [pic],

пределом которой является предел упругой деформации материала формы 6.

Таким образом, по Е.П.Попову (1986) критериями оптимизации в

приведенных формах (рис. 11) являются предельные значения упругой

деформации элементов крон многолетних растений в точках перегиба (т.п.),

точках сжатия (т.с.) и точках растяжения (т.р.), отображённых на упругих

кривых их аналогов (формализованных). Отрезки

| | | | | | | | | | |

Рис. 11. Формы нагрузки элементов кроны

многолетних растений:

1) урожаем и массой плодообразующих темпоральных слоёв древесины [43,

60, 76, 94];

2) параметрами приёмной камеры комбайна, лозоукладчика и обтекателями

машин [29, 30, 31, 44, 68, 124] ;

3) массой укрывного вала и гололёдом [18,19, 23, 24, 28];

4) формировкой скелета кроны в пределах параметров «закона золотого

сечения» (раздел 2), [93, 125], (форма бесперегибного рода);

5) направленной одноразовой деформацией скелета кроны в пределах

оптимальных параметров шпалеры и плодоношения [26, 56, 67, 75, 80,

82, 86, 111, 123, 116, 123];

6) разовой деформацией в пределах равновесия упругой линии и

сопротивления внутренней энергии изгибу однолетнего прироста [38,

41, 82, 113].

О1([pic]) в формах 1 ... 6 являются главными ветвями этих аналогов, по

которым ведётся расчёт оптимального стыка.

5.2. Разработка метрологических основ и создание

приборов для изучения взаимодействия частей крон

многолетних растений со средствами ухода

Установлено [31], что сопротивление пучка лоз при его укладке

лозоукладчиком изменяется по закону показательной функции

[pic],

(21)

где [pic] - длина плеча приложения силы [pic];

[pic] и [pic] - постоянные для данного горизонта приложения

силы [pic]: [pic]- кг/см, [pic] - 1/cм [23].[pic]

Предполагалось, что до предела разрушения идёт развитие про-цессов

взаимодействия элементов крон с другими рабочими органами средств ухода в

точках т.п., т.с. и т.р. (рис. 11) по этому же закону. Исходя из этого,

была поставлена задача найти общий научный подход в определении характера

взаимодействия нагрузок с объектами нагружения. Работа выполнена совместно

с ОФ НПО «Агроприбор». При этом учитывалось, что отдельная виноградная лоза

или ветвь плодового растения являются чрезвычайно сложными системами, у

которых связь между действующими усилиями, деформациями и напряжениями

является существенно нелинейной. Расчёт деформаций и напряжений проводился

по схеме нагружения деформируемого упругого стержня рабочим органом (форма

2, рис. 11).

Упругим стержнем являлся пучок лоз, укладываемый лозоукладчиком с

постоянной (рис. 12) высотой контакта [pic], [68].

| | | | | | | | | | |

Рис. 12. К расчёту взаимодействия рабочего органа

лозоукладчика с лозой

Расчётная схема нагружения связана с реальными условиями следующими

соотношениями:

n угол наклона оси лозы в точке [pic]

[pic];

n угол наклона силы [pic]

[pic],

где [pic] - угол наклона оси лозы в месте выхода из земли к вертикали;

[pic] - угол наклона оси деформированной лозы в точке [pic] к

вертикали.

По принятой расчётной схеме (рис. 12) определялись координаты места

взаимодействия рабочего органа с лозой:

[pic]

[pic], (22)

где [pic] - длина деформированного участка лозы;

[pic] и [pic] - безразмерные упругие параметры отображения

точки О;

[pic] - коэффициент подобия;

[pic] - жёсткость изгиба лозы. На длине деформируемого участка

01 (S) она постоянна.

Для удобства дальнейших расчётов численные результаты проведенного

исследования представлены графиком (рис. 13), где в за-

висимости от отношения [pic] приведены значения [pic] при различных углах

наклона [pic] недеформированной оси лозы, а также величи-

на [pic].

Безразмерные упругие параметры отображения точки О [pic]и [pic]для

расчётных условий нагружения, при величине коэффициента подобия, связанного

с безразмерными упругими параметрами [pic] и

| | | | | | | | | | |

Рис. 13. Графическое отображение результатов

проведенных исследований уравнений (22)

[pic][pic] зависимостями [pic] (при [pic]) и [pic] (при [pic]),

представлены графически (рис. 14), где угол [pic] характеризует степень

деформации оси лозы.

| | | | | | | | | | |

Рис. 14. Графическое изображение упругих параметров

С использованием приведенных графиков определение параметров различных

процессов взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой не вызывает

серьёзных трудностей. Например, при заданной высоте [pic] и различных

расстояниях [pic] подсчитываются отношения [pic] и при известном угле [pic]

находят величину [pic] и [pic]. Это позволяет определить длину [pic]

деформированного участка лозы при различных положениях лозоукладчика, а

также усилие взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой [pic] по

жёсткости [pic]. Жёсткость[pic] при этом определяется через момент [pic],

замеренный специально разработанным прибором, по формуле

[pic]

(23)

где [pic];

[pic] - координаты точки [pic].

Применение нелинейной статики тонких стержней (Е.П.Попов, 1986)

оказалось эффективным в качестве теоретической основы для разработки

различных измерительных приборов. Так, на основе проведенных теоретических

и экспериментальных исследований разработаны принципиально новые

конструкции приборов ДЛ-3, ДТ-1, ПТЛ-1 и ПУВЛ [32, 41, 68]. В приборе ДЛ-3

реализуется схема консольного изгиба черенков исследуемой кроны длиной 400

мм с измерением изгибающего момента [pic] в месте крепления черенка (форма

2, рис. 11). При работе достаточно закрепить один конец черенка в

соответствующее отверстие прибора, а свободный его конец последовательно

устанавливать перед каждым из упоров, чтобы получить по показаниям

встроенного в прибор динамометра типа ДПУ-0,01-2 величины момента

[pic].Для удобства работы с прибором значения [pic] (23) вычислены с

помощью нелинейной статики и проставлены у соответствующих упоров прибора.

По величине [pic] в месте крепления черенка определяется приведенное

значение нормальных напряжений лозы

[pic],

(24)

где [pic] - момент сопротивления сечения лозы.

По жёсткости изгиба [pic] находится приведенный модуль продольной

упругости лозы

[pic],

(25)

где для круглого сечения момент инерции сечения лозы [pic], а для

округлого с сердцевиной (например, в черенке малины)

[pic].

Прибор ДЛ-3 проходил испытания на однолетней виноградной лозе с

параметрами сечения [pic]= 8,5 ... 8,9мм; [pic]= 7,3 ... 8,0 мм; [pic] =

2,5 ... 3,9 мм; [pic] = 0,049 ... 0,062 [pic]; [pic] = 0,0187 ... 0,0251

[pic].

Данные испытания приведены в табл. 11.

Таблица 11

Результаты исследований виноградной лозы

на приборе ДЛ-3

| |- | | |

| |тры |ния |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |

|Иза- |[pic] |[pic] |0,98 |4,9 |9,1 |13,0 |14,9 |15,9 |15,0 |

Страницы: 1, 2, 3, 4