Применение средств автоматизации

Средства автоматизации широко используют для замены тру­да человека по управлению технологическими процессами. Они могут точно устанавливать наиболее выгодную скорость движе­ния агрегатов при изменяющейся нагрузке рабочих органов, вы­бирать режимы работы агрегатов, обеспечивающие наибольшую производительность при строгом соблюдении технологии и наи­меньшем расходе энергии, поддерживать требуемую глубину хода рабочих органов или высоту среза при различном рельефе местности и разных почвах, защищать рабочие органы и агрегаты от перегрузок и поломок, оповещать персонал о неисправностях и причинах их появления, выдавать информацию о качестве и количестве выработанной продукции и т. п.

Автоматизировать мобильные агрегаты и осуществляемые ими технологические процессы значительно сложнее, чем стационар­ные. Работа на открытом воздухе при широко изменяющихся пределах температурно-влажностных параметров, запыленности и загазованности, наличии вибраций и толчков, ограниченности массовых габаритных показателей, а также недостаточность зна­ний механизаторов о средствах автоматики существенно снижа­ют надежность работы устройств автоматизации мобильной тех­ники.

Однако переход на повышенные рабочие скорости и увели­ченную ширину захвата рабочими органами, непрерывное повы­шение мощности, сложности машин и их производительности, а также более жесткие требования к точности управления техноло­гическими операциями вызвали необходимость в разработке со­временных систем автоматического управления сельскохозяй­ственными агрегатами, используемыми в полеводстве.

Хотя для полеводства проблема автоматизации технологичес­ких процессов сложная, тем не менее и здесь начинают приме­нять средства автоматики, в том числе систему датчиков и при­боров для тракторов и сельскохозяйственных машин, систему приборов для периодического контроля (диагностики) техничес­кого состояния машин и их режимов работы, систему приборов для определения технико-экономических показателей машин, систему приборов и средств технического обслуживания.

Одновременно ведутся работы и созданы технические сред­ства для автоматического управления такими процессами, как:

управление технологическими процессами обработки и хране­ния сельскохозяйственной продукции;

автоматическое вождение тракторов и сельскохозяйственных машин;

регулирование глубины хода рабочих органов почвообрабаты­вающих, посевных, корне- и клубнеуборочных машин, а также высоты среза стеблей зерновых культур и кормовых трав;

корректировка направления движения рабочих органов сея­лок, культиваторов и других машин при посеве, обработке и сбо­ре урожая пропашных культур, садов и виноградников, поливе и обработке химикатами растений и т. п.

Широко автоматизирована работа стационарных электрифи­цированных установок для полеводства, в том числе зернопунк-тов. Это зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ, очистительно-сушильные комплексы типа КЗ С производительностью 10...100 т/ч, вентилируемые бункера вместимостью до 100 т. Объединение отдельных машин в поточную линию и их автома­тизация в этих комплексах позволили повысить производитель­ность труда в 7... 10 раз и снизить себестоимость обработки зерна в 2...3 раза по сравнению с использованием этих же машин в от­дельности.

Из средств автоматики на агрегатах и в комплексах широко используют приборы контроля и регулирования технологических параметров: датчики уровня сыпучих материалов, датчики температуры нагрева теплоносителя на входе и выходе зерносушилки и температуры зерна в сушилках и бункерах активного вентилиро­вания, влагомеры для измерения относительной влажности воз­духа и влажности зерна, расходомеры зерна, приборы контроля пламени в топке, реле, электромагнитные клапаны, конечные выключатели и т. п.

На основе этих средств разработаны пульты и станции авто­матического управления агрегатами и комплексами послеубороч­ной обработки зерна, которые автоматически обеспечивают пос­ледовательность пуска машин поточной линии в направлении, обратном направлению потока зерна, начиная с машины, уста­новленной в конце линии, и т. д.

Внедрение средств автоматизации с использованием элект­ронных и микропроцессорных средств является эффективным средством повышения технического уровня сельскохозяйствен­ной техники, позволяющим:

увеличить производство сельскохозяйственной продукции, повысить ее качество и снизить потери благодаря более точному высеву семян, внесению оптимальных доз минеральных удобре­ний и химикатов, оптимизации режимов работы уборочных агре­гатов и оборудования для переработки сельскохозяйственной продукции;

значительно повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции благодаря автоматизации управления технологическими процессами, значительному улучшению усло­вий труда, снижению трудоемкости технического обслуживания;

повысить надежность сельскохозяйственной техники за счет внедрения электронных систем контроля и сигнализации, защи­щающих рабочие органы от перегрузок и поломок;

снизить потребление топлива и энергии машинно-тракторны­ми агрегатами за счет оптимизации режимов их работы и ста­бильности управления топливоподачей.

Анализ научно-технической информации показывает, что электроника и микропроцессорная техника используются в сис­темах автоматизированного контроля технического состояния и работоспособности машин; управления топливоподачей двигате­ля, трансмиссией, поворотом, навесной системой тракторов; контроля качества выполнения технологических процессов, вы­работки, скорости движения, буксования; управления нормой внесения удобрений и семян, скоростью движения агрегатов, от­дельными рабочими органами машин; управления машинно-тракторными агрегатами.

Создаваемые электронные контрольно-информационные си­стемы для тракторов и других мобильных машин отличаются многофункциональностью, универсальностью и модульным ис­полнением конструкции. Это расширяет область их использова­ния при выполнении различных сельскохозяйственных работ в течение года, упрощает ремонт и техническое обслуживание.

Разрабатываются средства автоматического контроля и управ­ления МТА с применением микропроцессорных средств, в част­ности, информационной измерительной системы оптимального управления режимами работы сельскохозяйственных тракторов, системы автоматической защиты тракторных и комбайновых двигателей, самонастраивающейся системы автоматического уп­равления энергетическими режимами работы МТА с переключа­емой на ходу коробкой передач, системы комплексной автомати­зации зерно-, кукурузо- и свеклоуборочных комбайнов.

Зерноуборочные комбайны «Дон» оборудованы контрольно-информационными системами, которые обеспечивают измере­ние и цифровую индикацию скорости движения комбайна, час­тоты вращения молотильного барабана и вентилятора очистки, а также сигнализацию снижения частоты вращения вала двигателя и приводных валов основных рабочих органов.

Число автоматизированных объектов должно значительно возрасти в основном за счет стационарных пунктов, поточных линий и технологических комплексов для послеуборочной обра­ботки зерна, овощей и фруктов.

Согласно результатам сравнительного анализа тенденций раз­вития электронных и автоматизированных средств отечествен­ной и зарубежной сельскохозяйственной техники в конструкциях отечественных машин и технологических линий недостаточно применяется электроника и микропроцессорная техника.

Зарубежное сельскохозяйственное машиностроение характе­ризуется широкой автоматизацией, органическим включением в состав машинных агрегатов и технологических линий современ­ной микроэлектроники и микропроцессорной техники, обеспе­чивающих оптимизацию технико-экономических показателей, резкое повышение производительности и улучшение условий труда.

В конструкциях отечественных тракторов, комбайнов и дру­гих машин использованы лишь простейшие средства контроля температуры среды, вращения или движения рабочих органов, регулирования навесных систем трактора. Отечественная убо­рочная техника по уровню оснащенности средствами контроля и автоматического управления значительно уступает лучшим зару­бежным образцам. Зерноуборочные комбайны оснащены указа­телем потерь зерна, который не в полной мере удовлетворяет со­временным требованиям к приборам данного назначения. Толь­ко для 10 % сельскохозяйственных орудий и машин разработаны средства автоматического управления дозой или нормой внесе­ния удобрений и средства управления положением рабочих орга­нов.

Контрольные вопросы и задания к разделу V

1. Что такое короткое замыкание? 2. Как передается электрическая энергия на
расстояние? 3. Для чего предназначен электропривод? Назовите его составные час­ти, 4. Как устроен асинхронный электродвигатель? 5. Перечислите основную аппа­ратуру электроустановок. 6. Какие основные свойства оптического излучения вы знаете? 7. Перечислите источники электрического освещения. 8. Как работает люминесцентная лампа? 9. Назовите основные типы светильников. 10. Какое основ­ное применение находят ультрафиолетовое и инфракрасное излучения? 11. Назовите отличия открытых нагревателей от закрытых. 12. Как устроены трубчатые
электрические нагреватели? 13. Как устроены электродные водонагреватели? 14.
Какие водонагревательные установки вы знаете? 15. Как устроены и для чего предназначены электрокалориферы? 16. Объясните принцип работы электрообогрева­тельного коврика. 17. Назовите примеры использования электротехнологий в растениеводстве. 18. Приведите примеры использования электротехнологий в живот­новодстве. 19. Для чего проводят магнитную обработку воды? 20. Как используют системы автоматического управления технологическими процессами в животно­водстве и растениеводстве?

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие................................................................................................................... 3

Раздел I. ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ................................................................................................................ 5

Глава 1. Общее устройство тракторов и автомобилей................................................. 5

1.1. Классификация тракторов................................................................................ 5

1.2. Типаж тракторов................................................................................................ 7

1.3. Классификация автомобилей............................................................................ 10

1.4. Основные части трактора и автомобиля.......................................................... 10

Глава 2. Общее устройство и работа тракторных и автомобильных двигателей... 13

2.1. Классификация двигателей, их основные механизмы и системы.................. 13

2.2. Основные понятия и определения.................................................................... 14

2.3. Рабочий процесс двигателя............................................................................... 16

2.4. Сравнение дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сго­
рания......................................................................................................................... 19

2.5. Работа многоцилиндровых двигателей........................................................... 19

2.6. Мощность и экономичность двигателя внутреннего сгорания..................... 21

Глава 3. Общее устройство и работа основных механизмов и систем двигателя
внутреннего сгорания........................................................................................................ 24

3.1. Кривошипно-шатунный механизм................................................................... 24

3.2. Механизм газораспределения.......................................................................... 28

3.3. Система питания................................................................................................ 30

3.4. Смазочная система............................................................................................ 35

3.5. Система охлаждения........................................................................................ 37

3.6. Системы зажигания и пуска............................................................................. 41

Глава 4. Общее устройство трансмиссий тракторов и автомобилей............................ 48

4.1. Классификация и основные элементы трансмиссий....................................... 48

4.2. Муфты сцепления.............................................................................................. 51

4.3. Коробки передач................................................................................................ 52

4.4. Промежуточные соединения............................................................................ 55

4.5. Ведущие мосты................................................................................................. 57

Глава 5. Общее устройство ходовой части и механизмов управления тракторов
и автомобилей................................................................................................................... 62

5.1. Ходовая часть и механизмы управления колесных тракторов и автомо­
билей........................................................................................................................ 62

5.2. Ходовая часть и механизмы управления гусеничных тракторов.................. 69

5.3. Проходимость................................................................................................... 72

Глава 6. Рабочее и вспомогательное оборудование тракторов и автомобилей 74

6.1. Рабочее оборудование..............................................................................,...... 74

6.2. Вспомогательное оборудование...................................................................... 79

Контрольные вопросы и задания к разделу 1....................................................... 80

Раздел II. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ............................... 82

Глава 7. Машины и орудия для обработки почвы.......................................... 82

7.1. Технологические процессы обработки почвы и агротехнические требо­
вания...................................................................................................................... 82

7.2. Машины и орудия для основной и специальной обработки почвы............. 83

7.3. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы............................ 90

7.4. Машины и орудия для обработки почв, подверженных ветровой и
водной эрозии......................................................................................................... 101

7.5. Комбинированные почвообрабатывающие машины и агрегаты................. 103

7.6. Тяговое сопротивление рабочих машин........................................................ 106

Глава 8. Машины для внесения удобрений....................................................... 107

8.1. Способы внесения удобрений и агротехнические требования..................... 107

8.2. Машины для внесения минеральных удобрений и извести......................... 109

8.3. Машины для внесения органических удобрений.......................................... 113

Глава 9. Посевные и посадочные машины......................................................... 117

9.1. Схемы посева и посадки, агротехнические требования и классифи­
кация машин.......................................................................................................... 117

9.2. Рядовые зерновые сеялки.............................................................................. 118

9.3. Сеялки для посева пропашных культур........................................................ 123

9.4. Овощные сеялки............................................................................................. 126

9.5. Картофелепосадочные и рассадопосадочные машины................................. 129

Глава 10. Машины для химической защиты растений.............................................. 132

10.1. Методы и способы защиты растений, агротехнические требования......... 132

10.2. Машины для химической защиты растений................................................ 133

10.3. Машины для приготовления и транспортировки рабочих жидкостей.. 139

Глава 11. Машины для заготовки кормов............................................................... 140

11.1. Технологические процессы заготовки кормов и агротехнические тре­
бования.................................................................................................................. 140

11.2. Косилки.......................................................................................................... 142

11.3. Косилки-плющилки....................................................................................... 145

11.4. Косилки-измельчители................................................................................. 146

11.5. Грабли............................................................................................................ 148

11.6. Машины для уборки рассыпного сена......................................................... 151

11.7. Машины для заготовки прессованного сена............................................... 152

11.8. Агрегаты для приготовления травяной муки............................................ 154

Глава 12. Машины для уборки и послеуборочной обработки зерна............ 156

12.1. Способы уборки зерновых культур и агротехнические требования......... 156

12.2. Валковые жатки............................................................................................. 157

12.3. Зерноуборочные комбайны........................................................................... 160

12.4. Уборка незерновой части урожая................................................................. 163

12.5. Зерноочистительные машины....................................................................... 165

12.6. Машины для сушки зерна............................................................................. 169

12.7. Машины для уборки кукурузы на зерно..................................................... 171

Глава 13. Машины для уборки картофеля............................................................... 174

13.1. Способы уборки и агротехнические требования......................................... 174

13.2. Картофелекопатели........................................................................................ 175

13.3. Картофелеуборочные комбайны.................................................................. 176

13.4. Машины для послеуборочной доработки картофеля................................. 178

Глава 14. Машины для уборки сахарной свеклы............................................. 179

14.1. Технологии уборки сахарной свеклы и агротехнические требования.... 179

14.2. Машины для уборки ботвы.......................................................................... 180

14.3. Корнеуборочные машины............................................................................. 182

Глава 15. Машины для уборки овощей................................................................... 185

15.1. Комплекс машин для уборки и послеуборочной обработки лука............. 185

15.2. Машины для уборки столовых корнеплодов.............................................. 187

15.3. Капустоуборочные машины......................................................................... 188

15.4. Самоходный томатоуборочный комбайн.................................................... 189

Глава 16. Машины для орошения..................................................................... 191

16.1. Способы орошения и агротехнические требования.................................... 191

16.2. Основные элементы дождевальных систем................................................ 192

16.3. Дождевальные установки и машины........................................................... 198

16.4. Машины для поверхностного полива.......................................................... 209

Контрольные вопросы и задания к разделу II................................................... 211

Раздел III. ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА................. 213

Глава 17. Основы производственной эксплуатации машин и агрегатов.................... 213

17.1. Общие понятия. Классификация и эксплуатационные свойства агре­
гатов........................................................................................................................ 221

17.2. Тяговый баланс трактора и сопротивление рабочей машины.................... 215

17.3. Комплектование машинно-тракторных агрегатов...................................... 218

17.4. Кинематика движения машинно-тракторного агрегата.............................. 220

17.5. Производительность машинно-тракторного агрегата................................ 224

17.6. Эксплуатационные затраты при работе агрегата. Расход топлива и сма­
зочных материалов............................................................................................... 227

17.7. Транспорт в сельскохозяйственном производстве.................................... 229

17.8. Основы технологии механизированных работ............................................ 236

Глава 18. Основы технического обслуживания и ремонта машинно-трактор­
ного парка....................................................................................................................... 240

18.1. Система технического обслуживания и ремонта........................................ 240

18.2. Организация технического обслуживания.................................................. 249

18.3. Эксплуатация нефтехозяйства...................................................................... 253

Глава 19. Основы оптимального планирования, проектирования и управления
машинно-тракторным парком........................................................................................ 261

19.1. Определение состава и структуры машинно-тракторного парка,
планирование его работы....................................................................................... 261

19.2. Выбор средств технического обслуживания машинно-тракторного
парка и планирование их работы........................................................................... 267

19.3. Организация инженерно-технической службы.....%................................... 271

19.4. Анализ эффективности использования машинно-тракторного парка... 293

19.5. Методологические подходы к оценке технического уровня сельскохо­
зяйственной техники............................................................................................. 296

19.6. Общие методические принципы оценки эффективности сельскохо­
зяйственных техники и технологий...................................................................... 299

Контрольные вопросы и задания к разделу III.................................................. 302