Анализ влияния уровня концентрации операций на параметры свеклоуборочных машин Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УРОВНЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОПЕРАЦИЙ НА ПАРАМЕТРЫ СВЕКЛОУБОРОЧНЫХ МАШИН

Кузьминский Роман Данилович

канд. техн. наук, доцент кафедры эксплуатации и технического сервиса машин Львовского национального аграрного университета, Украина, Львовская

область, г. Дубляны E-mail: rkuzminsky@gmail. com Лозовой Роман Васильевич аспирант кафедры эксплуатации и технического сервиса машин Львовского национального аграрного университета, Украина, Львовская область,

г. Дубляны E-mail: romanlozovyj@i. ua

ANALYZE THE IMPACT OF THE LEVEL OF CONCENTRATION OF OPERATIONS IN KEY PARAMETERS BEET HARVESTERS

Roman Kuzminsky

candidate of Science, assistant professor of Exploitation and Technical Service of Machines department in Lviv National Agrarian University, Ukraine Dublyany, Lviv

region, Roman Lozovyj

graduate of Exploitation and Technical Service of Machines department in Lviv National Agrarian University, Dublyany, Lviv region

АННОТАЦИЯ

Дано определение понятий уровней последовательной и параллельной концентрации механизированных операций для техники растениеводства. Установлено влияние уровней последовательной и параллельной концентрации операций на основные параметры машин свеклоуборочных комплексов.

ABSTRACT

The definitions of levels of sequential and parallel concentration of mechanized operations for crop production techniques are formulated. The effects of levels of sequential and parallel concentration of operations on the basic parameters of machines for sugar beet harvesting are established.

Ключевые слова: свеклоуборочные комплексы; параметры машин; уровни последовательной и параллельной концентрации операций.

Keywords: sugar beet complexes; parameters of machines; levels of sequential and parallel concentration of operations.

Постановка проблемы. Технологический процесс уборки сахарной свеклы предусматривает выполнение определенного перечня операций, определяемого применяемой технологией (поточной, перевалочной, поточно-перевалочной и валковой) (рис. 1).

Операции технологического процесса уборки --- ---

Срезание ботвы

Измельчение ботвы

Отгрузка ботвы

Доочистка корня

А.

Разбрасывание по полю

УК

Отгрузка на транспортное средство(ТС)

Выкапывание корня

Очистка корнеплода

Отгрузка корнеплодов

Л ¡>

и Й

Я 2

Рн О»

Ю S

О Я

пЗ

т и Е-

& л £ Я О

* Н

С? а

О. Ю £ П О

FM 300/330 (GRIMME)

БОРЕКС-БЗК-01

FT 300, ВМ 300/330 (GRIMME); БМ-6Б (ТеКЗ, г. Тернополь); МБП-6; МБП-3 (ДКЗ, г. Днепропетровск)

Rootster 604/804/904 (GRIMME); Stoll V202; Amity 2300/2400/2500/2700

Big Six, Quatro, Hexa (Agrifac); Terra Dos T3 (HOLMER); MAXTRON 620 (GRIMME); euro-Tiger V8-3 (ROPA); FRANZ KLEINE SF 10-2; КС-6Б-10 (ТеКЗ, г. Тернополь)

Машины свеклоуборочных комплексов

Рисунок 1. Операции технологического процесса уборки сахарной свеклы и

машины для их реализации

В свеклоуборочных комплексах используют машины для выполнения отдельных операций, последовательного выполнения групп операций, а также для реализации всего технологического процесса уборки (табл. 1). Таким образом, машины свеклоуборочных комплексов характеризуются определенным уровнем последовательной концентрации механизированных операций — количеством различных операций, выполняемых машиной последовательно. Если уровень последовательной концентрации операций низкий, то в техно-

Таблица 1.

Уровень последовательной концентрации операций различных машин _свеклоуборочных комплексов_

Признак классификации Операции Марки машин

Машины для выполнения отдельных операций срезание ботвы, измельчение ботвы FM 300/330

Машины для последовательного выполнения групп операций срезание ботвы, измельчение ботвы, отгрузка ботвы, доочистка корня FТ 300, ВМ 300/330, БМ-6Б, МБП-6, МБП-3

выкапывание корнеплода, очистка корнеплода, отгрузка корнеплода БОРЕКС-БЗК-1, Rootster 604/804/904, Stoll V202, Amity 2300/2400/2500/2700

Комбайны срезание ботвы, измельчение ботвы, отгрузка ботвы, выкапывание корнеплода, очистка корнеплода, отгрузка корнеплода BigSix, Quatro, Hexa (Agrifac); TerraDosT3 (Holmer); КС-6Б-10 (ТеКЗ)

логическом процессе уборки будет задействована большая номенклатура различных машин. Если же уровень последовательной концентрации операций максимальный, то весь технологический процесс уборки будет реализован одной машиной.

Кроме того машины свеклоуборочных комплексов рассчитаны на одновременную уборку корней из нескольких рядов, таким образом они характеризуются различным уровнем параллельной концентрации механизированных операций — количеством операций, выполняемых машиной одновременно.

Эффективность использования свеклоуборочных агрегатов характеризуют коэффициентами рабочих ходов и использования времени смены, которые, в конечном счете, определяют фактическую производительность агрегатов и себестоимость процесса уборки. Значения этих показателей зависят как от

агроклиматических условий (площадей и геометрической формы полей, длины гона, угла наклона поверхности поля, типа почвы и ее влажности), урожайности, так и от уровней параллельной и последовательной концентрации операций, применяемых для машин, входящих в уборочные агрегаты.

С целью оптимизации состава уборочных агрегатов, определения эффективности их использования в различных агроклиматических условиях все чаще применяют моделирование. Построение же адекватных моделей технологических процессов, в частности процесса уборки сахарной свеклы, невозможно без учёта влияния уровней параллельной и последовательной концентрации операций на основные параметры машин уборочных комплексов.

Анализ последних исследований и публикаций. Основы расчета механизированных процессов растениеводства разработаны

Ф.С. Завалишиним [2] и Б.А. Линтварёвым [6]. В работах В.В. Кацигина [4] и Ю.Р. Киртбая [5] рассмотрены вопросы оптимизации параметров мобильных сельскохозяйственных агрегатов. Многие исследования посвящены поиску путей повышения эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [7].

Методика обоснования комплексов машин для реализации различных технологических процессов растениеводства разработана Р.М. Башировым [1] и С.А. Иофиновым [3]. В.И. Пастухов предложил метод обоснования оптимального комплекса машин в условиях неопределенности с учётом статистической достаточности реализаций моделирования технологического процесса [8].

Постановка задачи. Установить влияние уровня параллельной и последовательной концентрации операций на основные параметры машин свеклоуборочных комплексов, такие как объём бункера V, масса m, мощность привода N с целью построения адекватных моделей технологического процесса уборки сахарной свеклы.

Изложение основного материала. Проведен обзор основных характеристик свеклоуборочной техники различных фирм (табл. 2) [9—12].

Таблица 2.

Технические характеристики самоходных свеклоуборочных комбайнов

Марки комбайнов Количество рядов (уровень параллельной концентрации операций) Объем бункера V Масса m, т Мощность двигателя N кВт Длина L, м Рабочая ширина В, м

т м3

Moreau GR 4000-4005 6 4 5,5 15 200 10,8 3,35

Agrifac WKM 9000 6 9,5 15 15,1 220 10,5 3,25

Holmer Klassiker 6 17 24 23 272 11,8 3

QUATRO 6 18 24 19 300 11,3 3

Matrot Kroma 6 20 26 23 362 12,3 3

MAXTRON 620 6 22 33 30 360 12 3

Rexor 620 6 24 33 25,9 360 12,5 3,3

ROPA_euro-Tiger_V8-3 8 29 38 30 444 14,9 4

Moreau Suptra 9.12 9 8 12 15,1 330 10,5 4,2

BIG SIX-9 9 23 33 30 353 13,5 4,5

Vervaet BEET-EATER 9 25 34 28 404 14 3,5

ROPA_euro-Tiger_V8-3 9 29 38 30 444 14,9 4,5

HEXA 12S 12 33 40 30 440 14,1 6

Проведен регрессионный анализ зависимостей параметров машин свеклоуборочных комплексов от уровней последовательной и параллельной концентрации операций.

Установлено, что уровень последовательной концентрации механизированных операций линейно влияет на длину Ь машин свеклоуборочных комплексов (рис. 2), а уровень параллельной концентрации линейно влияет на ширину их захвата В (рис. 3).

14

7 12

10

со

ш

) 9

I 5

( к"**---- ' > 5

( 5

< 5

1 2 3 4 5 6 7 8

Уровень последовательной концентрации операций

Рисунок 2. Зависимость длинны машины Ь от уровня последовательной

концентрации операций

6,5

СО 6,0

5,5

| 5,0

® Л г:

х 4,5

3 4.0

со

3,5

ю 3,0

си

2,5

1 1

6 7 Уровень

8

10

11

12

13

параллельной концентрации операций

Рисунок 3. Зависимость рабочей ширины машины В от уровня параллельной концентрации операций

Возрастание уровня параллельной концентрации операций от 3 до 6 (соответствует увеличению ширины захвата В от 2,5 до 3,5 м) сопровождается увеличением объема бункера V и массы т свеклоуборочных комбайнов (рис. 4, 5). Дальнейшее же увеличение уровня параллельной концентрации операций практически не влияет на значения V и т. Возрастание же уровня последовательной концентрации операций во всем диапазоне значений сопровождается

нелинейным увеличением объема бункера V и массы т машин, применяемых для уборки свеклы.

6,5

^

со 6,0 3

§ 5,5 3

Л 5,0

¡4,5 &

| ^ ЕХ

^ 3,5 о

ш 3,0 О.

2,5

: 1 ! 1 [ 1 1 * 1 1 \

1 \ I 1 \ 1 : \

1 1 1 ! 1 1 \

_ ~ — - [ 1 1 1 1 • 1 '

Л \ 1 1 Т 1 1 1 \ \ ' \

с Г / 1 / 1 1 / \ 1 \ 1 1 ч

г • ; * ' у' - / / 1 1 1 \ * 1 N

.--- / я * / 1 1

10 11 12 13 14 15 Длина машины м

16

Объем бункера V/, м3

— 45 ....... 40

35 -- 30 ~~ 25 ....... 20

— 15

— 10

Рисунок 4. Зависимость объема бункера от уровней последовательной и параллельной концентрации операций

6,5

§ 5,5 3

| 5,0 св

§ 4'5 &

1

? 3,5 о

| 3'° 2,5

• \ V N у *

1 \ V \ 1 \

: \ \ ч \

1 1 \ \ N

\ \ 1

/ 1 1 » » * ^ 1

/ г / « • • ] 1

* у ......... / /

10 11 12 13 14 15 Длина машин и ¡-, м

Масса машины т, кг

— 40000 35000

~~ 30000

....... 25000

20000

— 15000

16

Рисунок 5. Зависимость массы агрегата т от уровней последовательной и

параллельной концентрации операций

Уровень параллельной концентрации механизированных операций имеет большее влияние на значение И, чем уровень последовательной концентрации

(рис. 6). Это объясняется тем, что различные операции, выполняемые машинами последовательно, существенно отличаются по энергоемкости, а наиболее энергоемкой операцией является выкапывание корнеплодов.

6,5

5

Щ 6,0

3 з: 5,5

^

3

си 5,0

со 1: 4,5

^

О.

3 4,0

3,5

СО т-

О

ю со 3,0

о.

2,5

/ / / * / / 9 / \ \ 1 \ V \ N

* / / / / \ \ 1 1 \

/ / 1 1 \ %

—■ —• - _** * 1 \ \ 1

* V 1 1 1

* % ч \ \ \ 4 / Я

% 1 \ 1 1 1 *

1 - ч » ч • 11 1 / Г

Мощность двигателя Ы, кВт

— 500

— 450

— - 400

------ 350

--- 300 - 250

10 11 12 13 14 15 Длина машины м

16

Рисунок 6. Зависимость мощности двигателя N от уровней последовательной и параллельной концентрации операций

Выводы. Проведенный анализ показал, что уровни последовательной и параллельной концентрации механизированных операций существенно влияют на основные параметры свеклоуборочных машин — ширину и длину, объем бункера, массу машин и, как следствие, на мощность установленных двигателей. В свою очередь перечисленные параметры определяют эффективность использования свеклоуборочных уборочных агрегатов в условиях различных агроклиматических зон. Таким образом, можно сформулировать задачу обоснования рационального уровня параллельной и последовательной концентрации механизированных операций для машин свеклоуборочных комплексов, используемых в различных агроклиматических зонах.

Список литературы:

1. Баширов P.M. Обоснование критериев и методов оптимизации эксплута-ционных параметров и распределения машинно-тракторных агрегатов по операциям с учетом природно-производственных условий Республики Башкортостан : Дисс. ... докт. техн. наук. Уфа, 1998. — 404 с.

2. Завалишин Ф.С. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве : учеб. пособие. М.: Колос, 1973. — 319 с.

3. Иофинов С.А. Оптимальный состав МТА в технологических звеньях поточных линий / С.А. Иофинов, В.Ф. Скробач, Т.Т. Исаева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1983. — № 3. — С. 33—35.

4. Кацыгин В.В. Основы теории выбора оптимальных параметров мобильных сельскохозяйственных машин / В.В. Кацыгин // Труды ЦНИИМЭСХ, — 1964. — Т. 13. — С. 15—21.

5. Киртбая Ю.К. Элементы теории оптимальных параметров мобильных сельскохозяйственных агрегатов / Ю.К. Киртбая // Тракторы и сельхозмашины. — 1971. — № 12. — С. 18—20.

6. Линтварёв Б. А. Научные основы повышения производительности земледельческих агрегатов / Б. А. Линтварёв. М.: БТИ ГОСНИТИ, 1962. — 606 с.

7. Хафизов К.А. Повышение эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов путем уменьшения энергозатрат и снижения потерь урожая: Дисс. ... д-ра техн. наук : 05.20.01, 05.20.03 Казань, 2007. — 472 с.

8. Пастухов В. А. Обгрунтування комплекшв машин для мехашзацп польових робгг : Автореф. дис. д-ра техн. наук. Харюв, 2004. — 39 с.

9. Amity Technology: [сайт]. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.amitytech.com/ (дата обращения: 17.01.2013).

10. Grimme: [сайт]. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://www.grimme.com/ (дата обращения: 17.01.2013).

11. HOLMER Maschinenbau: [сайт]. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.holmer-maschinenbau.de/ (дата обращения: 17.01.2013).

12. ROPA: [сайт]. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.ropa-maschinenbau.de/ (дата обращения: 18.01.2013).