CC BY
112
УДК 631.3
С.Д. Шепелев, Ю.Б. Черкасов
ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАКОПИТЕЛЯ-ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ
Обоснована целесообразность применения накопителей-перегружателей на уборке зерновых культур в зависимости от срока службы комбайнов (наработки) и основных природно-производственных факторов.
Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, производительность, эффективность.
SUBSTANTIATION OF THE USE EFFICIENCY LIMITS OF THE ACCUMULATOR PICK-AND-PLACE DEVICE
The reasonability of the accumulator pick-and-place device use in the grain crop harvesting depending on the harvester service life (running time) and the main natural-production factors is substantiated.
Key words: combine harvester, productivity, efficiency.
Введение. Уборка сельскохозяйственных культур должна выполняться в оптимальные сроки, без потерь, обеспечивать сохранность качества зерна. На этот сложный организационно-технологический процесс приходится до 60 % всех трудовых затрат, связанных с производством зерна [1]. Для его осуществления в производстве привлекается максимально возможное количество технических средств и людских ресурсов. Несмотря на это, продолжительность уборочных работ, как правило, превышает агротехнически допустимые сроки в 2...3 раза, что ведет к существенному недобору и снижению качества урожая [2, 3]. Величина потерь урожая от затягивания сроков уборки настолько существенна, что является одним из наиболее значительных резервов хозяйствования. По заключению ученых и производственников, прибавка в ресурсах потребления при сведении к минимуму потерь может составить 20, а в отдельные годы даже 30 % [4].
Производительность уборочных агрегатов в значительной мере зависит от величины потерь рабочего времени по техническим, технологическим и организационным причинам. Вероятностный характер взаимодействия уборочных и транспортных агрегатов предопределяет взаимообусловленные и экономически оправданные простои комбайнов 10-15 % рабочего времени, автомобилей - 20-25 % [5].
Одним из важных направлений сокращения взаимообусловленных простоев уборочных и транспортных средств, а также уменьшения потребности в транспорте является применение накопителей-перегружателей. Основное их назначение - принимать зерно от комбайнов в промежутках, когда нет транспорта, и перегружать его в прибывающие транспортные средства.
Накопители-перегружатели сокращают количество транспорта и позволяют широко использовать большегрузные автомобили и автомобильные поезда на отвозке зерна от комбайнов. Использование мобильных накопителей-перегружателей позволяет на 10-20 % уменьшить простои уборочных и транспортных средств, соответственно повысив их производительность [5-7].
Анализ возрастного состава зерноуборочных комбайнов в Северном Казахстане показал, что 70-75 % машин находятся за нормативным сроком эксплуатации. Средний возраст парка зерноуборочных комбайнов (ЗУК) составляет 13,5 лет. Уборочные агрегаты со сроком службы до 8 лет составляют 8,3 %; от 8 до 10 лет
- 18,3 и свыше 10 лет - 73,4 % всего парка машин. Амортизационный износ машин составляет около 80 %. Автором [8] установлено, что при увеличении срока службы до 10 лет суточная производительность комбайнов снижается на 40-60 % из-за технических и технологических отказов. Поэтому возникает вопрос о целесообразности применения накопителей-перегружателей в зависимости от срока службы комбайнов (наработки). Наработку комбайнов (N1) можно определить из выражения
где 1 - срок службы зерноуборочных комбайнов, лет (1<>10); О - сезонная нагрузка на ЗУК, га.
Цель исследования. Обоснование экономически целесообразных границ использования накопителя-перегружателя на уборке зерновых культур в зависимости от срока службы комбайнов и основных природнопроизводственных факторов.
S.D. Shepelyov, Yu. B. Cherkasov
N=Qt,
(1)
Задачи исследования:
1.Выявить взаимосвязь эффективности использования накопителя-перегружателя со сроком службы зерноуборочных комбайнов.
2.Разработать методику по определению экономически целесообразных границ использования накопителя-перегружателя на уборке зерновых культур в зависимости от срока службы комбайнов.
Результаты исследования. Для достижения поставленной цели и реализации задач необходимо выполнить условие, которое представлено в общем виде
и, < и2(1)
(2)
где и - затраты на привлечение накопителя-перегружателя, руб.; и2 0) - ущерб от потерь продукции при
эксплуатации ЗУК с различным сроком службы (наработки), руб.
Затраты на привлечение накопителя-перегружателя исчисляются из суммы расходов на использование трактора, прицепа, заработной платы работников
^= Вt а^ +ВbаYnak+Tз+na1BaаYa+p,
(3)
где Bt, Bb, Ba - балансовая стоимость трактора, накопителя-перегружателя и транспортных средств, руб.; а - отчисление на амортизацию, доля; ^, Ynak, Ya - доля занятости трактора, накопителя-перегружателя и транспортных средств; Tз - заработная плата работников, руб.; р - затраты на топливо, руб.; Па1 - количество транспортных средств при использовании накопителя-перегружателя.
Ущерб от потерь продукции при эксплуатации ЗУК с различным сроком службы и затраты на привлечение транспортных средств в общем виде вычисляется по формуле
и20) = КрСрfYD(t)Q +naBaаYa,
(4)
где Кр - коэффициент потерь; Ср - стоимость продукции; руб.; f - коэффициент неравномерности полей; Y -урожайность, ц/га; D - длительность выполнения работ, дни; п - количество транспортных средств при прямых перевозках, шт.
D(t)=
Бк<а + Кст>У)+ТкпТ'к|
0,5К УС О 100 ’ п п ^ дн
(5)
В развернутом виде выражение (2) примет следующий вид:
(В1аг,+Вьагшк+тг)+
0.1 В§У
^а2
< КрСрГ
Т,
слМ тк^>)Кпу
тк¥(гезВааГапк %Та\ ,
(6)
где Tk - коэффициент использования полезного времени суток комбайна; Ta1 , Ta2 - коэффициент использования полезного времени суток транспортных средств при прямых перевозках и использовании накопителя-перегружателя; - количество комбайнов, шт.; 1ге§- время рейса автомобиля, ч; q - грузоподъемность
транспортных средств, тонн; 1у - коэффициент снижения потерь продукции от введения накопителя-перегружателя в состав уборочной линии; ц, - коэффициент погодных условий; ^ - плотность зерна, т/м3; V
- скорость движения комбайна, м/с; Bg - ширина захвата жатки, м; Тсм - время работы, ч.
Коэффициент использования полезного времени суток в зависимости от срока службы ЗУК определяется уравнением регрессии
т^) = 0,72 - 0,021. (7)
Балансовую стоимость накопителя-перегружателя можно представить в зависимости от его емкости
10921
Вь =1821- Опак , (8)
где Опак - емкость накопителя-перегружателя, м3.
Количество ЗУК, обслуживаемых накопителем-перегружателем, определяется соотношением ёмкостей
„ _ ^пак пк“ V, ’
Ь (9)
где Уь - емкость бункера ЗУК, м3.
Выражение (6) позволяет определить границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от уровня эксплуатации зерноуборочного комбайна, который в основном зависит от срока службы машин. Графическая интерпретация выражения (6) представлена на рисунке 1.
Пересечение линий позволяет определить максимальный срок службы зерноуборочных комбайнов, до которого экономически целесообразно введение накопителя-перегружателя. С увеличением срока эксплуатации зерноуборочных агрегатов эффективность использования накопителя-перегружателя снижается из-за увеличения простоев комбайнов по техническим и технологическим простоям.
„ 1500
е
1000
500
границы эффективности использования накопителя-перегружателя
'/////у
123456789 10
Срок службы ЗУК, лет
Снижение эффективности использования накопителя-перегружателя Затраты на привлечение накопителя-перегружателя и транспортных средств
Рис. 1. Целесообразность использования накопителя-перегружателя в зерноуборочном процессе
На рисунке 2, а показаны границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от сезонной нагрузки на комбайн. Расчёты показывают, что при сезонной нагрузке на комбайн 400 гектаров применение накопителя-перегружателя грузоподъемностью 25 тонн эффективно при сроке службы ЗУК от 1 до 5 лет. С уменьшением грузоподъемности накопителя-перегружателя эффективность его применения снижается.
С увеличением стоимости производимой продукции целесообразность применения накопителя-перегружателя возрастает. Так, например, при стоимости продукции 4000 рублей за тонну и урожайности 20 ц/га применение накопителя-перегружателя целесообразно при сроке службы ЗУК от 1 до 6 лет. С увеличением стоимости продукции до 7000 рублей за тонну использовать накопитель-перегружатель эффективно при сроке службы ЗУК от 1 до 10 лет.
При снижении урожайности с 20 до 10 ц/га эффективные границы использования накопителя-перегружателя грузоподъёмностью 20 тонн при стоимости продукции 5 тыс. рублей за тонну снижаются в 2 раза (рис. 2, б).
і /
/
ё г /
/ Л
* У * Г у У
г / У
г* .г*
300 350 400 450 500 550
Сезонная нагрузка на комбайн, га
Цмак=10т ----------Цмак=20т------------Онак=25т
а
Ф 8
* >■ П 6 -
Ъ ю £ * У
5 4 ¥ 0 О. О 2 -
3000 — при У=1С 4000 Ст ц/га - - 5000 оимостьпр --приУ=1 6000 одукции, р 5 ц/га — 7000 /6 при У=і 8000 0 ц/га
б
Рис. 2.. Границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от сезонной нагрузки на комбайн (а) и стоимости производимой продукции (б) (Тсм=12ч, У=15 ц/га, Ср=5000 р/т,
Онак = 20 т, п=3 шт., ц=16 т, 1=10 км, 0=400 га)
Выводы
1. Анализ функционирования механизированного процесса уборки зерновых культур показывает, что использование накопителей-перегружателей не всегда целесообразно из-за недоиспользования их потенциала при длительных простоях зерноуборочных комбайнов с увеличенным сроком службы.
2. Получено математическое выражение, позволяющее определить влияние срока службы зерноуборочных комбайнов, урожайности, стоимости продукции, климатических условий на границы эффективности использования накопителя-перегружателя. Так, установлено, что при сезонной нагрузке на комбайн 400 гектаров применение накопителя-перегружателя грузоподъемностью 25 тонн эффективно при сроке службы ЗУК от одного до пяти лет.
Выявлено, что с увеличением стоимости и урожайности производимой продукции целесообразность применения накопителя-перегружателя возрастает. Так, например, при увеличении стоимости продукции от
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.
