Method for predicting the technical appearance of grain and forage harvesters of new generations with a substantiation of the structure of their vibration protection system

Abstract

The work is devoted to the development of a method for predicting the technical progress of self-propelled grain and forage harvesters and the substantiation of systems for their implementation. The necessity of improving the existing and developing new methods for predicting the properties of machinery, taking into account the existing features of the agro-industrial enterprises operation, were substantiated. A new technique for the synthesis of the technical appearance of products is proposed with the possibility of identifying the nomenclature of defining parameters based on the actual change in their values, ranking indicators with highlighting the most important of them for each category of business entities, forecasting using fuzzy logic methods, as well as justification of required machine systems of new generations using object-oriented design methods. A description of each of the stages of the forecasting process is given. On the basis of mass-produced grain and forage harvesters in Russia, an analysis of their constructive evolution with the allocation of stable and inherited development criteria has been carried out. A comparative analysis of the actual change in the defining parameters for machinery of the current and previous generations is shown. The technique and the results of forecasting the selected defining parameters are presented. It is shown that the predicted level of properties forms multidirectional requirements, which, from the point of view of implementation on the basis of existing design approaches, are contradictory. Taking into account the existing problems of motion dynamics and vibration loading of the workplace of operators of machinery of the current generation, it is stated that those multidirectional requirements are unattainable. Using the methods of object-oriented analysis, an object-target diagram of classes of possible options for constructing a vibration protection system for machinery of a new generation has been compiled. The relations of inheritance, which established the hierarchical decomposition of goals, were determined. It is shown that it is more expedient to control the selected vibration processes of combines without significant changes in their design and layout by means of systems for dynamic stabilization of the body and vibration isolation of the operator's workplace.

Keywords

harvester / evolution / forecasting / determining parameter / Mamdami method / Saati method / algorithm / object-target analysis / vibration protection system

References

[1] Rasporyazheniye Pravitel’stva RF ot 07.07.2017 No 1455-r «Ob utverzhdenii Strategii razvitiya sel’skokhozyaystvennogo mashinostroyeniya Rossii na period do 2030 godа».

[2] Об утверждении Стратегии развития сельскохозяйственного машиностроения России на период до 2030 года: распоряжение Правительства РФ от 07.07.2017 № 1455-р.

[3] Sirotin P.V., Lebedinskiy I.Yu., Kravchenko V.V. Analysis of vibroacoustic loading of the workplace of operators of combine harvesters. Sovremenn·yye naukoyemkiye tekhnologii. Regional’noye prilozheniye. 2018. No 1 (53), pp. 113−121 (in Russ.).

[4] Сиротин П.В., Лебединский И.Ю., Кравченко В.В. Анализ виброакустической нагруженности рабочего места операторов зерноуборочных комбайнов // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2018. № 1 (53). С. 113−121.

[5] Sirotin P.V., Sapegin A.G., Zlenko S.V. Experimental evaluation of the smooth running of a self-propelled forage harvester. Trudy NAMI. 2017. No 4 (271), pp. 67−74 (in Russ.).

[6] Сиротин П.В., Сапегин А.Г., Зленко С.В. Экспериментальная оценка плавности хода самоходного кормоуборочного комбайна // Труды НАМИ. 2017. № 4 (271). С. 67−74.

[7] Sirotin P.V., Sapegin A.G., Zlenko S.V. Experimental studies of ride quality of self-propelled combine harvester. XIV International Scientific-Technical Conference “Dynamic of Technical Systems” (DTS-2018). September 12-14, 2018. Rostov-on-Don, Russian Federation: MATEC Web of Conferences Volume 226 (2018), 2018.

[8] Sirotin P.V., Sapegin A.G., Zlenko S.V. Experimental studies of ride quality of self-propelled combine harvester // XIV International Scientific-Technical Conference “Dynamic of Technical Systems” (DTS-2018). September 12–14, 2018. Rostov-on-Don, Russian Federation: MATEC Web of Conferences Volume 226 (2018), 2018.

[9] Polovinkin A.I. Teorii proyektirovaniya novoy tekhniki: zakonomernosti tekhniki i ikh primeneniye [Design theories of new technology: patterns of technology and their application]. Moscow: Inform·elektro Publ. 1991. 101 p.

[10] Половинкин А.И. Теории проектирования новой техники: закономерности техники и их применение. М.: Информэлектро. 1991. 101 с.

[11] Saati T. Prinyatiye resheniy. Metod analiza iyerarkhiy [Making decisions. Hierarchy analysis method]. Moscow: Radio i svyaz’, 1993. 278 p.

[12] Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1993. 278 с.

[13] Shtovba S.D. Proyektirovaniye nechetkikh sistem sredstvami MATLAB [Designing fuzzy systems using MATLAB]. Moscow: Goryachaya liniya – Telekom Publ., 2007. 288 p.

[14] Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. М.: Горячая линия – Телеком, 2007. 288 с.

[15] Konysheva L.K. Osnovy teorii nechetkikh mnozhestv [Fundamentals of fuzzy set theory]: Uchebnoye posobiye. SPb.: Piter Publ., 2011. 192 p.

[16] Конышева Л.К. Основы теории нечетких множеств: учебное пособие. СПб.: Питер, 2011. 192 с.

[17] Zhileykin M.M., Kalimulin M.R., Miroshnichenk A.V. Prediction of the values of defining indicators in the formation of the technical appearance of especially light highly mobile wheeled vehicles. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N.E. Baumana. 2012. No 10 (10), pp. 24 (in Russ.).

[18] Жилейкин М.М., Калимулин М.Р., Мирошниченко А.В. Прогнозирование значений определяющих показателей при формировании технического облика особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2012. № 10 (10). С. 24.

[19] Buch G. Ob”yektno-oriyentirovannyy analiz i proyektirovaniye s primerami prilozheniy na C++ [Object oriented analysis and design with examples of C ++ applications]. Per. s angl. pod red. I. Romanovskogo i F. Andreyeva. 2. izd. Moscow: Binom; SPb.: Nev. Dialect Publ., 1998. 558 p.

[20] Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++ / пер. с англ. под ред. И. Романовского и Ф. Андреева. 2-е изд. М.: Binom; СПб.: Нев. диалект, 1998. 558 с.

[21] Maksimov V.P., Ushakov A.E. Conceptual design of tools for basic slope cultivation. Vestnik agrarnoy nauki Dona. Zernograd. 2020. No 1 (49), pp. 53−59 (in Russ.).

[22] Максимов В.П., Ушаков А.Е. Концептуальное конструирование орудий для основной обработки склоновых земель // Вестник аграрной науки Дона. Зерноград. № 1 (49). 2020. С. 53−59.

[23] Kalimulin M.R. Metod formirovaniya tekhnicheskogo oblika osobo lеgkikh vysokopodvizhnykh kolеsnykh transportnykh sredstv dlya gornykh usloviy ekspluatatsii: avtoreferat dis. ... kandidata tekhnicheskikh nauk [The method of forming the technical appearance of especially light highly mobile wheeled vehicles for mountainous operating conditions: Abstract to Dissertation for degree of PhD in Engineering]: 05.05.03. Moscow, 2013. 16 p.

[24] Калимулин М.Р. Метод формирования технического облика особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств для горных условий эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.05.03. Москва, 2013. 16 с.

[25] Pliyev I.A. Avtomobili mnogotselevogo naznacheniya. Formirovaniye tekhnicheskogo oblika AMN v sostave semeystv [Multipurpose vehicles. Formation of the technical appearance of multipurpose vehicles]: Monografiya. Moscow: MGIU Publ., 2011. 262 p.

[26] Плиев И.А. Автомобили многоцелевого назначения. Формирование технического облика АМН в составе семейств: монография. М.: МГИУ, 2011. 262 с.

[27] Shatkus D.I. Spravochnik po kombaynam Niva i Kolos [Handbook on combines Niva and Kolos]. Moscow, «KoloS» Publ., 1976. 208 p.

[28] Шаткус Д.И. Справочник по комбайнам Нива и Колос. М., Колос, 1976. 208 с.

[29] Protokol ispytaniy No 14−41−2017 (2060022) kombayna zernouborochnogo samokhodnogo S300 «NOVA» v komplekte s adapterami [Test report No. 14–41–2017 (2060022) self-propelled combine harvester S300 NOVA with adapters]. Federal’noye gosudarstvennoye byudzhetnoye uchrezhdeniye «Tsentral’no-Chernozemnaya gosudarstvennaya zonal’naya mashinoispytatel’naya stantsiYA». 2017. 5 p.

[30] Протокол испытаний № 14−41−2017 (2060022) комбайна зерноуборочного самоходного S300 «NOVA» в комплекте с адаптерами / Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центрально-Черноземная государственная зональная машиноиспытательная станция». 2017. 5 с.

[31] Kombayny zernouborochn·yye samokhodn·yye «Don-1500B» i «Don-1200B». Instruktsiya po ekspluatatsii i tekhnicheskomu obsluzhivaniyu [Self-propelled combine harvesters Don-1500B and Don-1200B. Operation and maintenance manual]. Uchebnyy tsentr AO «Rostsel’maSH» Publ. 468 p.

[32] Комбайны зерноуборочные самоходные «Дон-1500Б» и «Дон-1200Б»: инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию / учебный центр АО «Ростсельмаш». 468 с.

[33] Protokol ispytaniy No 07−41−2017 (5060322) kombayna zernouborochnogo RSM-161 [Test report No. 07−41−2017 (5060322) of combine harvester RSM-161]. Federal’noye gosudarstvennoye byudzhetnoye uchrezhdeniye “Kubanskaya gosudarstvennaya zonal’naya mashinoispytatel’naya stantsiya”. 5 p.

[34] Протокол испытаний № 07−41−2017 (5060322) комбайна зерноуборочного РСМ-161 / Федеральное государственное бюджетное учреждение «Кубанская государственная зональная машиноиспытательная станция». 5 с.

[35] Otchet No 11−23−14 (4060252) ot 18 noyabrya 2014 g po rezul’tatam bazovykh ispytaniy sel’skokhozyaystvennoy mashiny kombayna zernouborochnogo RSM-181 «TORUM-760» [Report No 11−23−14 (4060252) dated November 18, 2014 on the results of basic tests of combine harvester RSM-181 TORUM-760]. FGBOU Sev.-Kav. gos. zonal’naya MIS. Zernograd. 2014. 24 p.

[36] Отчет № 11−23−14 (4060252) от 18 ноября 2014 г. по результатам базовых испытаний сельскохозяйственной машины комбайна зерноуборочного РСМ-181 «TORUM-760» / ФГБОУ Сев.-Кав. гос. зональная МИС. Зерноград. 2014. 24 с.

[37] Otchet o vypolnenii informatsionnoy uslugi po rezul’tatam ispytaniy Kombayna kormouborochnogo samokhodnogo RSM-100 «DON-680M» v komplekte s adapterami (na osnovanii protokola No 11−15−16 shifr 1130082 ot 14 noyabrya 2016 goda) [Report on the implementation of the information service based on the test results of the self-propelled forage harvester RSM-100 DON-680M with adapters (based on protocol No. 11-15-16 code 1130082 dated November 14, 2016)]. Zernograd 2016. 20 p.

[38] Отчет о выполнении информационной услуги по результатам испытаний комбайна кормоуборочного самоходного РСМ-100 «ДОН-680М» в комплекте с адаптерами (на основании протокола № 11−15−16, шифр 1130082 от 14 ноября 2016 г.). Зерноград. 2016. 20 с.

[39] Federal’noye gosudarstvennoye byudzhetnoye uchrezhdeniye «Tsentral’no-Chernozemnaya gosudarstvennaya zonal’naya mashinoispytatel’naya stantsiYA». [Elektronnyy resurs]. URL: http://chmis.ru/ispytaniya/94-2018/261-kultivator-navesnoj-dlya-vysokostebelnykh-kultur-krnv-5-6-50 (accessed: 12.12.2019).

[40] Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центрально-Черноземная государственная зональная машиноиспытательная станция». URL: http://chmis.ru/ispytaniya/94-2018/261-kul-tivator-navesnoj-dlya-vysokostebelnykh-kultur-krnv-5-6-50 (дата обращения 12.12.2019).

[41] Kombayn kormouborochnyy samokhodnyy RSM-1401. Instruktsiya po ekspluatatsii i tekhnicheskomu obsluzhivaniyu [Self-propelled forage harvester RSM-1401. Operation and maintenance manual]. Vypusk 5. Izd. Rostsel’mash Publ., 2010. 65 p.

[42] Комбайн кормоуборочный самоходный РСМ-1401: инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Выпуск 5. Изд. Ростсельмаш, 2010. 65 с.

[43] Svidetel’stvo o gos. reg. programmy EVM No 2021613297. Programma prognozirovaniya urovney opredelyayushchikh parametrov tekhnicheskikh ob”yektov novykh pokoleniy (DSJ) [The program for predicting the levels of defining parameters of technical objects of new generations (DSJ)] / Sirotin P.V., Drobyazko N.S., Zhileykin M.M. No 2021612389; zayavl. 25.02.2021; opubl. 04.03.2021 g.

[44] Сиротин П.В., Дробязко Н.С., Жилейкин М.М. Программа прогнозирования уровней определяющих параметров технических объектов новых поколений (DSJ): свидетельство о гос. рег. программы ЭВМ № 2021613297; № 2021612389; заявл. 25.02.2021; опубл. 04.03.2021 г.

[45] Maksimov V.P. Kontseptual’naya metodologiya postroyeniya tekhnologiy i agregatov meliorativnoy obrabotki solontsovykh pochv s uluchshennymi pokazatelyami kachestva tekhnologicheskikh protsessov: avtoreferat dis. ... doktora tekhnicheskikh nauk [Conceptual methodology for constructing technologies and units for reclamation processing of alkaline soils with improved indicators of the quality of technological processes: Abstract to Dissertation for degree of PhD in Engineering]: 05.20.01 / Azovo-Chernomors. gos. agroinzhener. akad. Zernograd, 2006. 45 p.

[46] Максимов В.П. Концептуальная методология построения технологий и агрегатов мелиоративной обработки солонцовых почв с улучшенными показателями качества технологических процессов: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.20.01 / Азово-Черноморс. гос. агроинженер. акад. Зерноград, 2006. 45 с.

[47] Chelomey V.M. Vibratsiya v tekhnike: Spravochnik [Vibration in engineering: Handbook]. V 6 t. / Red. sovet: V.N. Chelomey (pred.). Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1981. T. 6. Zashchita ot vibratsii i udarov. Pod red. K.V. Frolova. 1981, 456 p.

[48] Челомей В.М. Вибрация в технике // Справочник. В 6 т. / ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1981. Т. 6. Защита от вибрации и ударов / под ред. К.В. Фролова. 1981, 456 с.

[49] Volkova V.N., Denisov A.A. Teoriya sistem i sistemnyy analiz [Systems theory and systems analysis]: uchebnik dlya akademicheskogo bakalavriata. 2-e izd., pererab. i dop. Moscow: Yurayt Publ., 2014. 616 p.

[50] Волкова В.Н., Денисов А.А. Теория систем и системный анализ: учебник для академического бакалавриата. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2014. 616 с.

[51] Korchagin P.V., Ye.A. Korchagina, I.A. Chakurin. Snizheniye dinamicheskikh vozdeystviy na operatora avtogreydera v transportnom rezhime [Reduction of dynamic impacts on the motor grader operator in transport mode]. Monografiya. Omsk: SiBADI Publ., 2009. 195 p.

[52] Корчагин П.В., Корчагина Е.А., Чакурин И.А. Снижение динамических воздействий на оператора автогрейдера в транспортном режиме: монография. Омск: СибАДИ, 2009. 195 с.

RIGHTS & PERMISSIONS

Sirotin P.V.