Обоснование эффективности использования зерноуборочных комбайнов на основе математических методов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

8000 до 14000 руб/га целесообразность применения накопителя-перегружателя увеличивается при эксплуатации комбайнов со сроком службы от шести до десяти лет.

Литература

1. Пенкин М.Г. Новые технологии уборки зерновых культур. - Алма-Ата: Кайнар, 1988. - 280 с.

2. Яровая пшеница в Северном Казахстане / А.И. Бараев [и др.]. - Алма-Ата: Кайнар, 1976.

3. Особенности совершенствования системы уборочных машин в целинном земледелии / Г.А. Окунев [и др.] // Сб. науч. тр. ВИМ. - М., 1987. - Т.113. - С.74-79.

4. Чужинов П.И., Селихов В.Т. Как повысить производительность зерноуборочных машин. - Алма-Ата: Кайнар, 1977. - 128 с.

5. Шепелев В.Д. Обоснование технико-технологической согласованности процессов уборки и послеуборочной обработки зерна: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Челябинск, 2007.

6. Гоберман В.А. Автомобильный транспорт в с.-х. производстве. - М.: Транспорт, 1986. - 65 с.

7. Шепелев С.Д., Окунев Г.А. Проектирование поточных линий на уборке урожая. - Челябинск, 2006. -

25 с.

8. Шепелев С.Д. Согласование параметров технических средств в уборочных процессах: автореф. дис. ...

д-ра техн. наук. - Челябинск, 2010.

---------♦-----------

УДК 631.354.2 С.В. Щитов, В.Г. Евдокимов, Н.П. Кидяева

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ НА ОСНОВЕ

МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

В статье приведена сравнительная характеристика используемых зерноуборочных комбайнов на уборке сои, установлено, что одним из критериев достоверного определения эффективности использования парка зерноуборочных комбайнов являются энергозатраты. Вопрос об оптимизации выбора зерноуборочных комбайнов на уборке сои рассматривается на основе коэффициентов значимости, что позволит найти оптимальное решение по их распределению с минимальными энергозатратами.

Ключевые слова: уборка сои, зерноуборочный комбайн, эффективность, полные энергозатраты, коэффициент эффективности полных энергозатрат, математическая модель.

S.V. Tshitov, V.G. Evdokimov, N.P. Kidyaeva THE SUBSTANTIATION OF THE COMBINE HARVESTER USE EFFIENCY ON THE MATHEMATICAL METHOD BASIS

The comparative characteristic of the used soy gathering combine harvesters is provided in the article; it is established that energy consumption is one of the criteria for the reliable determination of the combine harvester park use. The issue about the combine harvester choice optimization on soy gathering is considered on the basis of the importance coefficients that allow to find the optimum decision on their distribution with the minimum energy consumption.

Key words: soy gathering (взяла gathering, чтобы в тексте harvester и harvesting два раза не было), combine harvester, efficiency, full energy consumption, full energy consumption efficiency ratio, mathematical model.

Введение. Амурская область - это крупнейший регион ДФО, располагающий земельными ресурсами общей площадью 363,7 тыс. км2. Удельный вес площади, занятой под посевы, составляет 65 % от общей площади региона.

Основными сельскохозяйственными культурами Амурской области являются: соя, зерновые культуры, картофель, бахчевые и овощные культуры. Одна из приоритетных - соя. Несмотря на то, что с 1995 по 2004 г.

общая посевная площадь области сократилась почти на 50 %, площадь посевов сои в структуре продолжала систематически увеличиваться. В 2012 году в Амурской области соя возделывалась на 682,4 тыс. га, что составляет около 68 % от общей площади посевов (рис. 1).

Одним из определяющих факторов сельскохозяйственного производства является его техническая оснащенность.

По сравнению с 1995 годом в 2007 году количество зерноуборочных комбайнов в сельскохозяйственных организациях области сократилось на 59,6 %, или в 2,5 раза (рис. 1). В этот период обновление техники происходило медленнее, чем её списание. Сохранялась тенденция выбытия по причине износа и недостатка средств для приобретения новой. С 2008 года по постановлению Правительства Российской Федерации в целях осуществления мероприятий по модернизации и обновлению машинно-тракторного парка предоставляются субсидии бюджетам субъектов Российской Федерации на возмещение части затрат на уплату процентов по инвестиционным кредитам. На основании этого в течение последних трех лет парк зерноуборочных комбайнов обновился на 26,9 %.

4000 3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

О

1995 2000 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 гг.

Рис. 1. Наличие посевных площадей и зерноуборочных комбайнов

Таким образом, к 2012 году посевные площади восстановлены (в сравнении с 1995) на 93 %, тогда как парк зерноуборочных комбайнов только лишь на 55 %, в результате средняя годовая нагрузка на комбайн составляет 469,7 га.

Цель исследований. Обоснование способа оценки эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборки сои за счет снижения энергозатрат.

Задачи:

1) определить на основе энергозатрат оптимальное использование комбайнового парка;

2) на основе математических методов подобрать коэффициенты значимости, позволяющие оптимизировать энергозатраты.

Условия и методы исследований. Для определения эффективности использования различных комбайнов были проведены сравнительные хозяйственные испытания в реальных условиях эксплуатации. Полученные данные обработаны современными методами теории вероятностей и математической статистики.

13913

/ Зер о ю >> о я рочнь е ком( эайны шт

2175 ч 2128 2167

2134

1884 1792 1 1 1718 1918

1785

1082 \ У Об1 цая по севна* плош 1Ь81 адь, тыс.га Посевна я плои 1адь сс >И, тыс .га 1001

У 655,2 633,3 535,1 576,4 / 626,5 £ 662,4 726 761,5 Л.П 1 790,3 855,4 563 682

292 283 289 / 313 484

197 253 310 359

Хронометражные наблюдения проводились на уборке сои. Более наглядно полученные результаты отражены на рисунке 2.

Результаты исследований. Анализируя данные (рис. 2), необходимо отметить, что на уборке сои самую высокую производительность по основному времени, при достаточно большом удельном расходе топлива - 14,84 л/га, показал комбайн «Тисапо-430» - 6,70 га/ч. Наименьшая производительность по основному времени - 2,28 га/ч у «Енисей 958», при этом его рабочая скорость была наименьшей - 3,5 км/ч, а удельный расход топлива достаточно велик - 13,31 л/га. «Вектор 410», с рабочей скоростью 8 км/ч и наиболее низкими затратами топлива 5,46 л/га, работал с производительностью по основному времени - 5,21 га/ч.

20

15

10

15.4

14,84

13,31

8,26

2,27

7,49

3,4

1,71

2,28

5,21

3,11

9,81

2,63

6,7

5,21

5.46

4,09

Г~^-

—4,35 ГГ"

5.58

6.05

-4,27

3 4 5 6 7

- производительность по сменному Времени, га/ч.

- производительность по основному времени, га/ч.

- удельный расход топлива, л/га

Рис. 2. Распределение зерноуборочных комбайнов на уборке сои по производительности и удельному расходу топлива: 1 - Асгов-530; 2 - КЗС-812 С; 3 - Енисей 958; 4 - КЗС-1218 - 40; 5 - КЗС-812;

6 - Вектор - 410; 7 - Тисапо-430; 8 - С!ааэ Меда-350

Одним из критериев достоверного определения эффективности использования парка зерноуборочных комбайнов являются энергозатраты [1-5].

В общем случае энергозатраты зерноуборочной техники, при оптимальном использовании имеющихся в наличии комбайнов и плана работ, определяются из условия

—> Ш1П

(1)

у'Є«/07Є/0 ІєТ0

где ] - номер марки зерноуборочного комбайна; У0 - множество наличных марок зерноуборочных комбайнов; і - номер вида механизированных работ; /0 - множество видов механизированных работ; ї - номер периода напряжённых работ; Г0 - множество периодов напряжённых работ.

Полные энергозатраты ] зерноуборочного комбайна на і механизированной работе в период работы ї определяются математической моделью

+ ШХ* + £Е1Х,> +

ує«/0/є/0 ієТ0 у'&/07є/0 ієТ0 ує«/0/є/0 ієТ0 уе«/0/е/0 ієТ0

+ ^тіп-уе«/0/е/0 /єГ0

где Е р - прямые затраты 7 зерноуборочного комбайна при выполнении г работы в период г, МДж / га ; ^ - затраты живого труда ] зерноуборочного комбайна при выполнении г работы в пери-

од г, МДж / га ; ЕтЩ - энергоемкость ] зерноуборочного комбайна при выполнении г работы в период г, МДж/ ч ; Е - энергозатраты от потерянного урожая ] зерноуборочного комбайна при выполнении г работы в период г, МДж / га .

В результате проведенных исследований была получена функциональная зависимость полных энергозатрат

Уш = (3)

где Нм - пропускная способность молотилки, кг/ с; В - рабочая ширина захвата жатки, м; гр - рабочая скорость, км/ч; Тсм - время смены, ч; Тнт - годовая загрузка ] зерноуборочного комбайна при выполнении г работы в период г, ч; £ - ширина обработанного участка, м; и - урожайность, ц / га; N - мощность двигателя, л.с., Вт; .О - срок уборки, дн, смен ; ^ - общая уборочная площадь, га;

- масса ] энергетического средства при выполнении г работы в период г, кг; ^ - масса утерянного зерна комбайном из учетных рамок, г \ р - плотность почвы, г/см3; а - влажность почвы, %; тг - коэффициент сменности, учитывающий затраты на обед ЕЮ и ТО; 771 - коэффициент, учитывающий метеоусловия; 77 2 - коэффициент технической готовности машин.

Анализируя полученную зависимость, необходимо заметить, что на величину полных энергозатрат зерноуборочной техники, помимо рассмотренных показателей, оказывают действие и другие составляющие. Поэтому для учёта их влияния на исследуемую величину введём коэффициенты значимости

^ поп = Кпр + Кж + Кэ + К^, (4)

где Кпол - коэффициент эффективности полных энергозатрат от использования зерноуборочной техники;

Кпр = при‘ - коэффициент значимости прямых энергозатрат от использования зерноуборочной техники;

Ещр

К = Ж1П - коэффициент значимости энергозатрат живого труда от использования зерноуборочной тех-

Епт

Еэп

ники; К - коэффициент значимости энергоемкости от использования зерноуборочной техники;

Еп,п

Кпу = пуи* - коэффициент значимости энергозатрат от потерянного урожая.

Ещр

Таким образом, эффективность использования зерноуборочной техники определяется из условий:

Ко7 ~ КпоГ^ тах, (5)

К пр

Кэф= пол >1, (6)

к

пол

где К^ - коэффициент эффективности предлагаемых полных энергозатрат;

КпоГ - коэффициент эффективности существующих полных энергозатрат.

Коэффициент эффективности существующих полных энергозатрат () определяется на основе

полученных результатов хронометражных наблюдений по отношению к типовым энергозатратам.

Проведенные исследования позволили определить коэффициенты эффективности зерноуборочных комбайнов на уборке сои, которые более наглядно представлены на рисунке 3, и сделать вывод, какой комбайн является наиболее эффективным.

Рис. 3. Распределение зерноуборочных комбайнов по коэффициенту эффективности: 1 - Асгов 530;

2 - Асгов 530; 3 - Енисей 958; 4 - Енисей 958; 5 - Енисей 958; 6 - КзС-1218-40; 7 - КЗС-812;

8 - Тисапо-430; 9 - С1аав Меда-350; 10 - КЗС-812 С; 11 - КЗС-812 С; 12 - КЗС-812 С

Выводы. Применение предложенного способа определения эффективности использования зерноуборочных комбайнов в процессе уборки сельскохозяйственных культур на основе подобранных коэффициентов значимости позволит найти оптимальное решение по распределению агрегатов с минимальными энергозатратами.

Литература

1. Кидяева Н.П., Щитов С.В., Жирнов А.Б. Оптимизация выбора комбайна по расходу топлива при уборке сельскохозяйственных культур // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 1. - С. 18-22.

2. Щитов С.В., Кидяева Н.П., Жирнов А.Б. Оптимизация выбора комбайна по необходимому объему работ в технологии возделывания сельскохозяйственных культур // Техника и оборудование для села. -2013. - № 1. - С. 10-14.

3. Щитов С.В., Кривуца З.Ф. Снижение энергозатрат на транспортных работах за счет оптимизации скорости движения // Вестник Алтайского ГАУ. - 2012. - Т 91. - № 5. - С. 114-117.

4. Щитов С.В., Тихончук П.В., Спиридончук Н.В. Энергозатраты как критерий выбора трактора // Достижение науки и техники АПК. - 2012. - № 9. - С. 75-77.

5. Щитов С.В., Кривуца З.Ф. Энергетическая оценка транспортно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственных культур // Вестник КрасГАУ. - 2011. - № 11. - С. 180-185.

--------♦------------