Введение. По результатам решения задачи параметрической идентификации должна быть определена модель, которая в рамках выбранной структуры обеспечивает наилучшее воспроизведение экспериментальных данных. Понятие «наилучшее» не является жестко структурированным, поэтому процедура выявления такой модели подчиняется естественной логике и включает этапы формирования информационной базы исследования, определения множества приемлемых моделей и последующего выбора лучшей из них. Если это множество окажется большим, то процедура определения оптимальной модели может оказаться трудоемкой. В этой связи особую значимость приобретает разработка методов параметрической идентификации, в рамках которых уже на стадии формирования множества приемлемых моделей предоставляется возможность учета интересующих исследователя качественных аспектов идентифицируемой зависимости. Материалы и методы. Совокупность приемлемых методов в задачах параметрической идентификации во многом зависит от типа неопределенности экспериментальных данных. Так, например, вероятностно-статистические методы целесообразно использовать, если наблюдаемые факторы являются случайными и подчиняются какому-либо закону распределения вероятностей. Если же условия применения таких методов не выполняются, то полезным может оказаться представленный в работе подход, основанный на выявлении границ области расположения параметров модели, обеспечивающих достижение заданных уровней качественных характеристик. Результаты исследования. Формализована процедура параметрической идентификации моделей, основанная на использовании предельно допустимых оценок параметров, позволяющая определять множество их значений, гарантирующих достижение требуемого качественного уровня описания экспериментальных данных, в том числе с позиций анализа влияния изменений требований к точности их воспроизведения. Представлена апробация разработанного метода на примере построения однофакторной модели химической кинетики. Обсуждение и заключение. Показано, что полученное значение константы скорости химической реакции в соответствии с введенными критериями обеспечивает приемлемую точность, адекватность и устойчивость идентифицированной кинетической модели. При этом по результатам расчетов была выявлена информация, которая может составить основу для планирования экспериментов, проводимых в целях повышения точности воспроизведения экспериментальных данных.
Инженерные технологии и системы
2019. — Выпуск 4
Содержание:
Введение. В статье рассматриваются математические модели двух основных классов процессов в стохастических продуктивных системах. Для многостадийной системы определены условия принадлежности классу «точно в срок» или классу с бесконечным носителем функции распределения времени выполнения продуктивных операций. Материалы и методы. Описания и исследования моделей осуществляются траекторными (мартингальными) методами. Для систем «точно в срок» и многостадийных стохастических продуктивных систем используются термины и методы процессов случайного блуждания в случайной среде и процессов размножения и гибели. Результаты сформулированы в описаниях характеристик интенсивностей компенсаторов точечных считающих процессов. Результаты исследования. Приведены и доказаны две теоремы, обосновьшающие предложенную классификацию математических моделей продуктивных систем. Даны критерии принадлежности стохастической продуктивной системы классу «точно в срок». Доказана теорема о несовместности групп систем «точно в срок» и систем с бесконечным носителем распределения времени выполнения операций. Обсуждение и заключение. Полученные результаты показывают целесообразность анализа стохастических продуктивных систем мартингальными методами. Описания в терминах интенсивностей компенсаторов продуктивных процессов допускают обобщения.
Ключевые слова
Введение. Кадры высшей научной квалификации являются основой в кадровом обеспечении для конкурентоспособного развития всех отраслей национальной экономики Российской Федерации. В то же время в стране отсутствует достоверная статистическая информация как об общем числе кандидатов и докторов наук, так и об их возрастной структуре. В научных публикациях не представлены подходы к построению оценок численности лиц с учеными степенями. Материалы и методы. В статье предлагается модель для повозрастного расчета количества кандидатов и докторов наук на основе ежегодных статистических данных о числе защит кандидатских и докторских диссертаций и коэффициентов дожития. Так как детализированные данные представлены только для периода с 2008 года, а агрегированные данные известны не для всех лет, то для восстановления отсутствующих данных предложены соответствующие методы интерполяции. По предложенным моделям выполнены расчеты оценок численности кандидатов и докторов наук, построены аппроксимирующие функции. Результаты расчетов были верифицированы на основе данных статистики о количестве исследователей со степенью кандидата и доктора наук в разных секторах экономики и количестве кандидатов и докторов наук в числе профессорско-преподавательского состава вузов. Результаты исследования. Результатами исследования стали 6 моделей для повозрастного расчета количества кандидатов и докторов наук, аппроксимирующая функция мультипликативного коэффициента дожития для лиц с учеными степенями, аппроксимирующие функции долевого распределения возрастов защитившихся кандидатов и докторов наук, аппроксимирующие функции повозрастного и кумулятивного распределения количества кандидатов и докторов наук, а также количественные оценки численности кандидатов и докторов наук на 2019 год. Обсуждение и заключение. Предложенные модели показали свою адекватность. Были получены оценки численности кандидатов наук в возрастных категориях 20-80 лет - 468 тыс. человек; докторов наук в возрастных категориях 30-90 лет -72 тыс. человек. Построенные аппроксимирующие функции позволяют получить число кандидатов и докторов наук в любом возрастном диапазоне. Поскольку система кадров высшей научной квалификации достаточно инертная, то полученная возрастная структура кадров высшей научной квалификации сохранит свой характер еще на протяжении как минимум 10 лет. Полученные оценки численности лиц с учеными степенями позволяют охарактеризовать кадровый потенциал для принятия решений в сфере управления высокотехнологичными секторами экономики. Построенные модели могут быть использованы для решения задач прогнозирования в сфере развития наукоемких технологий и в сфере высшего образования для подготовки высококвалифицированных кадров и пополнения научного сообщества.
Ключевые слова
Введение. Статья посвящена разработке устройства для оценки технического состояния объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Материалы и методы. В работе использованы положения теоретической механики, теории гидрогазодинамики и основные принципы создания механизмов и машин. Для оценки технического состояния объемных гидроприводов применен метод гидравлического нагружения гидромотора. Достоверность результатов подтверждена экспериментальной реализацией стенда с гидравлическим нагружающим устройством. Результаты исследования. Разработана и готовится к реализации новая конструкция стенда с гидравлическим нагружающим устройством для оценки технического состояния широкой номенклатуры объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Отличительной особенностью разработанного стенда является использование метода гидравлического нагружения, при котором крутящий (тормозной) момент на валу испытуемого гидромотора создается при помощи гидромашины. Стенд состоит из блоков обработки и измерения данных. В основе блока обработки данных лежит многофункциональная плата сбора данных, соединенная с персональным компьютером. В структуру блока измерения данных входят частотный преобразователь, соединенный с электродвигателем, приводной вал для подключения к нему вала испытуемого гидронасоса, гидравлическая система, имеющая гидробак, линии всасывания, управления, слива, дренажа, нагнетания и реверсивные дроссели-расходомеры, установленные в линиях нагнетания и соединенные с гидронасосом и гидромотором, нагружающее устройство с реверсивным гидронасосом, приводной вал которого муфтой соединен с валом испытуемого гидромотора. Дополнительно реверсивные дроссель-расходомеры через специальные порты и электрические линии соединены с платой сбора данных. Разработанный стенд позволяет оценить техническое состояние наиболее распространенных моделей объемных гидроприводов, используемых в современной сельскохозяйственной и дорожно-строительной технике. Стенд характеризуют энергоэффективность, простота конструкции и низкая стоимость при лучших технических характеристиках, что обеспечивает его высокую конкурентоспособность. Обсуждение и заключение. Разработанная конструкция стенда с гидравлическим нагружающим устройством позволяет реализовать методику динамических испытаний предприятий-изготовителей и с высокой точностью оценить техническое состояние объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Дальнейшее усовершенствование эффективности оценки технического состояния объемных гидроприводов видится в разработке специализированного программного обеспечения для обработки и анализа результатов испытаний в режиме реального времени.
Ключевые слова
Введение. В статье сформулированы и обоснованы основные положения особенностей кинематики перемещения притира в процессе доводки запорных элементов задвижек, а также разработаны методики определения режимных параметров и величины шероховатости в процессе абразивной доводки угшотнительньгх поверхностей деталей трубопроводной арматуры. Материалы и методы. Разработана кинематическая схема шлифовально-притироч-ного переносного станка для определения угловых скоростей вращения инструментального диска и притиров. На основании разработанной кинематической cхемы получены аналитические зависимости для определения мощностей двигателя привода станка и резания, а также угловых и линейных скоростей вращения инструментального диска и притиров. В статье описаны траектории следов сетки точки притира при его перемещении по обрабатываемой поверхности детали трубопроводной арматуры. Результаты исследования. Приведены примеры расчета кинематических параметров и шероховатости обработанной уплотнительной поверхности задвижки с диаметром условного прохода DN 100 по созданным аналитическим зависимостям для черновой и чистовой притирки. Рассчитаны координаты точек перемещения инструментов с визуализацией траектории движения точек с помощью специального программного продукта Lazarus. Рассчитаны координаты и построен графический след точки инструмента при его перемещении в процессе обработки. Определено расчетным путем удельное межуплотнительное пространство, характеризующее пропускную способность уплотнительных поверхностей. Обсуждение и заключение. Выполненные расчеты позволили установить, каким образом размещать притир относительно обрабатываемой уплотнительной поверхности в плане оптимизации процесса обработки. Предварительные расчеты показали, что площадь контакта притира с обрабатываемой деталью и оптимальный угол контакта изменятся незначительно в пределах относительной погрешности 5.. .10 %.
Ключевые слова
Введение. Большинство территорий, на которых размещены предприятия технического сервиса в агропромышленном комплексе, относятся к землям сельскохозяйственного назначения высокого качества. Однако до настоящего времени не проводился анализ технологической целесообразности использования данных земельных участков. Цель настоящей работы - разработать рекомендации по эффективному использованию участков, отведенных под предприятия технического сервиса, с учетом повышения плотности застройки территорий за счет реконструкции ремонтно-обслуживающих баз. Материалы и методы. Определение фактических показателей плотности застройки для предприятий технического сервиса и их соответствия своду правил проведено с помощью документов по учету предприятий и ситуационных планов ремонтно-обслуживающих баз. В процессе исследования были разработаны рекомендации по реконструкции схем генеральных планов предприятий, обеспечивающие повышение плотности застройки площадок ремонтно-обслуживающих баз предприятий технического сервиса. Результаты исследования. Результаты исследований фактической плотности застройки для предприятий технического сервиса показали, что она в 65 % случаев ниже минимальной плотности застройки, установленной сводом правил СП 19.13330.2011. Фактическая плотность застройки ремонтно-обслуживающих баз находится в интервале 5,1-66,0 %. При этом фактическая средняя плотность застройки предприятий технического сервиса сельхозпроизводителей составила 19,7 %. Наибольшее количество предприятий (61,9 %) имеют плотность застройки 5-20 %, то есть значительно ниже нормативной величины. Наименьшее число предприятий (3,6 %) имеют плотность застройки свыше 50 %. Большинство предприятий (58,5 %) имеют площадь озеленения менее 10 %, что ниже регламентированного значения. Это характеризует рассматриваемые площадки с экологической точки зрения как не соответствующие современным требованиям. В результате сравнения фактической величины коэффициента использования участка предприятий и минимальной величины коэффициента использования участка площадок сельскохозяйственных предприятий выявлено, что у 62 % ремонтно-обслуживающих баз предприятий технического сервиса он не превысил рекомендуемой в специальной литературе величины. Обсуждение и заключение. Проведенные исследования показали низкую эффективность использования участков, отведенных под ремонтно-обслуживающие базы предприятий технического сервиса для различных районов агропромышленного комплекса Приволжского федерального округа Российской Федерации.
Ключевые слова
Введение. Как известно, в настоящее время для решения вопроса равновесия сельскохозяйственных агрегатов является недостаточным применение уравнений статистики и динамики, а также требуется введение дополнительных усилий, что в свою очередь существенно увеличивает сложность исследований в данном направлении. Известные исследования характеризуются тем, что при анализе устойчивости почвообрабатывающего орудия, исходя из условия равновесия, в качестве рабочего органа рассматривается стандартный корпус плуга. Материалы и методы. В исследовании применялись методы, позволяющие определить условия равновесия системы сходящихся сил в аналитической или геометрической форме. Условия равновесия определялись для навесного пятикорпусного комбинированного орудия для послойной безотвальной обработки почвы. Аналитическое определение условий равновесия системы осуществлялось посредством составления уравнений равновесия. Графическое определение условий равновесия осуществлялось посредством построения силовых многоугольников для вертикальной и горизонтальной плоскости проекций. Результаты исследования. В результате исследований установлено, что почвообрабатывающие агрегаты имеют избыточное число связей (опор). Получено условие равновесия сил, действующих на почвообрабатывающее орудие с рабочими органами для послойной безотвальной обработки почвы, имеющие двенадцать связей: пять полевых досок по две связи и два опорных колеса по одной, воспринимаемые реакции от взаимодействия с почвой которых должны быть положительными. Обсуждение и заключение. По итогам исследований можно отметить, что современные сельхозмашины являются многооперационными статически неопределимыми системами. Вследствие этого усложняется процесс их регулирования во время работы и становится практически невозможным проведение силовых расчетов без принятия дополнительных условий. Для упрощения, точности и наиболее наглядного представления поставленная задача решалась посредством анализа замкнутых силовых многоугольников, методика построения которых представлена как для условия равновесия в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
Ключевые слова
Введение. Современная технология переработки зерна уделяет особое внимание качественной и эффективной подготовке зерна к помолу. На малых предприятиях с сокращенным технологическим процессом это практически единственный способ, позволяющий повысить выход и качество получаемой продукции. Без правильной и многоступенчатой подготовки зерна к помолу на малых предприятиях невозможно достичь качества и количества продукции, выпускаемой промышленными мельницами. Шелушение зерна является одним из самых эффективных способов очистки поверхности от загрязнений и удаления наружных оболочек. Удаление внешних оболочек позволяет на сокращенных схемах помола повысить выход муки высшего сорта. Ключевое влияние на эффективность процесса шелушения оказывают конструктивные и режимные параметры шелушильной машины. Цель данной работы -экспериментальное определение оптимальных условий протекания процесса обработки зерна в шелушильно-сушильной машине. Материалы и методы. Для определения оптимальных условий протекания процесса обработки зерна в шелушильно-сушильной машине был применен метод экстремального планирования эксперимента. Отбор факторов, наиболее значимых и существенных по степени их влияния на параметр оптимизации, был осуществлен методом случайного баланса. При отыскании области оптимума использовался метод крутого восхождения по поверхности отклика (метод Бокса - Уилсона): реализованы матрица планирования, статистический анализ полученных результатов и крутое восхождение по поверхности отклика. Проверка результатов исследования осуществлялась с помощью программы Statistica 10.0. Результаты исследования. На основании экспериментальных исследований была получена математическая модель технологического процесса обработки зерна пшеницы в шелушильно-сушильной машине, связывающая конструктивные и режимные параметры машины с влажностью обрабатываемого зерна. Полученные результаты подтвердили работоспособность разработанной машины при работе с зерном повышенной влажности и являются основополагающими для ее дальнейшей модернизации. Обсуждение и заключение. Анализ диаграммы рассеивания управляемых факторов позволил отобрать наиболее значимые из них по степени влияния на выбранный параметр оптимизации - белизну муки, полученную из обработанного зерна. В результате оценки экспериментальных данных проведенных исследований определили конструктивные и режимные параметры разработанной машины, соответствующие области оптимума параметра оптимизации: частота вращения вала - 1400 об/мин; угол наклона высштамповки на ситовом барабане - 15 градусов; исходная влажность обрабатываемого зерна - 15,5 %; производительность машины - не выше 700 кг/ч.
Ключевые слова
Introduction. The justification of parameters and introduction of new environmentally friendly technologies and technical means for weed control in the stalk zone is a pressing issue of major economic importance. The aim of the study is to justify the effective modes of operation trailer machine for the hydraulic removal weeds on the industrial plantation of horticultural crops. Materials and Methods. According to the analysis of existing technologies and technical means for weed vegetation removal from the stalk zone of garden plantings, a device for hydraulic removal of weed vegetation without the use of herbicides has been developed at Federal Scientific Agroengineering Center VIM. To identify the most effective modes of operation of the machine on an industrial plantation of an apple orchard, a factorial experiment was conducted. Statistical processing of the obtained experimental results was carried out using mathematical modeling. Results. The statistical analysis of the factor experiment data showed that the following operating modes of the device are the most effective for performing the technological operation of hydraulic removal weeds: the distance between the soil and the spray head is 14.5 cm, the working fluid supply pressure is 759 bar, the movement speed is 2.4 km/h. The static treatment mode for estimating the penetration depth of the jets with exposures of 10, 5, and 3 sec showed a penetration depth of 62, 34 and 12 mm, respectively. The diameters of the track were: In the first case 350 mm external and 330 mm internal (cutting width 24 mm); in the second and third cases - 340 mm for the outer and 328 mm for the inner (cutting width 16 mm). Discussion and Conclusion. As a result of the experiment, it was established that the machine is able to provide high-quality processing stalk zone when using water from the central water supply. After the unit cultivated the soil, 90% which was covered with weeds, only 20-30% of the visible green mass remains, the rest is mixed with the soil. After doube cultivation, the root system of weed vegetation remained in 10-13% of the area. The device meets the requirements of the technological operation weed vegetation removal in the stalk zone without the use of herbicides with sufficiently high technological parameters.
Ключевые слова
Введение. Обеспечение высокого качества уборки веничного сорго при минимизации затрат труда возможно путем совершенствования существующих, а также разработки новых технологий и технических средств уборки. Новые решения должны обеспечивать сокращение доли или полное исключение ручного труда. Цель работы - совершенствование технологии уборки веничного сорго на основе комплексного критерия эффективности. Материалы и методы. Методической базой выбора эффективной технологии уборки веничного сорго стала теория эффективности технических систем, в соответствии с которой результативность систем оценивается по величине комплексного критерия, включающего в себя совокупность частных показателей и их относительную важность. Результаты исследования. Предложено оценивать эффективность технологии уборки сорго по комплексному критерию, учитывающему частные показатели и их относительную важность. Разработана технология уборки веничного сорго, включающая в себя: обмолот сорго на корню прямоточной выносной молотильной камерой соргоуборочного комбайна с одновременным скашиванием обмолоченных растений, сбором обмолоченных и скошенных растений в тракторный прицеп, а зерна - в бункер; транспортировку срезанных растений к месту хранения; скирдование их с подсушиванием активным вентилированием. На основе экспериментальных исследований определены значения всех изучаемых частных показателей и коэффициенты относительной важности, рассчитан комплексный критерий эффективности для существующей и предлагаемой технологии уборки веничного сорго. Обсуждение и заключение. Расчетные значения коэффициентов K*1 и K*2 для существующей и предлагаемой технологии уборки веничного сорго использованы для определения комплексного критерия эффективности, который равен для существующей φ(Wi) = 15,54, а для предлагаемой - φ(Wi) = 2588,75 соответственно. По комплексному критерию предлагаемая технология уборки эффективнее применяемой в настоящее время более чем в 160 раз.