CC BY
107
УДК 631.171.372
Обоснование критериев оценки эффективности и формирование сбалансированной системы эксплуатационных показателей МТА
МТЗ-920+УКПА-2,4
ФЕДЬКИН Денис Сергеевич, аспирант e-mail: [email protected]
ГНУ Северо-западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии.
Аннотация: в статье представлена методика выбора основного критерия. Построены графики зависимости основного критерия от дополнительных критериев более низкого порядка. После анализа графиков была составлена сбалансированная система эксплуатационных показателей МТА МТЗ 920 + УКПА-2,4 по основному критерию.
Ключевые слова: критерий, эффективность, сбалансированная система, эксплуатационные показатели.
Максимальная эффективность использования МТА достигается в случае его функционирования в оптимальном режиме. Анализ литературы показывает [1-4], что при эксплуатации агрегатов и обосновании рациональных режимов их работы, из-за большого количества показателей, которые используются в качестве критериев оптимальности, большинство авторов принимает тот или иной критерий, без должного научного обоснования его выбора. Критерии необходимо выбирать в зависимости от поставленной цели.
Наличие множества энергетических и агротехнических параметров и техникоэкономических показателей с вероятностным характером их изменения вынуждает на научно обоснованный выбор и оптимизацию количества наиболее значимых критериев и управляемых факторов с целью формирования сбалансированной их системы для достижения конечной желаемой цели.
Критерий должен быть универсальным, чтобы его можно было применить для оценки большого числа параметров. При выборе критериев должен быть системный подход.
Факторами, определяющими выбор критерия, являются условия выполнения производственных процессов, наличие рабочей силы, качество технического обслуживания, значимость производственного процесса или операции в получении продукции, погодные условия, агротехнически допустимая продолжительность работы и прочие условия.
Выбор критериев и сбалансированную систему эксплуатационных показателей для оценки эффективности МТА рассмотрим на примере универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 с трактором тягового класса 1,4.
Первый этап обоснования критериев включает в себя выбор основного критерия эффективности. Исходя из анализа производственных условий, согласно схеме 1, за основной критерий оптимизации принимаем максимум годового энергетического эффекта. Ожидаемый годовой энергетический эффект, как глобальный критерий [3], позволяет оценить эффективность и надежность функционирования МТА при выполнении технологических процессов.
На следующем этапе анализировалась чувствительность выбранного основного критерия к другим критериям более низкого порядка и эксплуатационным параметрам МТА. Степень чувствительности основного критерия к дополнительным критериям и эксплуатационным параметрам МТА оценивалась по значению тангенса угла наклона 0*|а). Значение тангенса угла наклона 1да определяется по графикам, отражающих зависимости: основного критерия от дополнительных; дополнительных критериев от исследуемых параметров. В качестве примера на рис. 2-6 представлены графические зависимости годового энергетического эффекта Эг от производительности У\/ч, производительности У\/ч от коэффициента использования времени смены т, годового энергетического эффекта Эг от энергоемкости технологического процесса Э*к производительности МТА У\/ч от тяговой мощности 1\1кр и тяговой мощности 1\1кр от тягового усилия Ркр трактора.
Анализ графических зависимостей позволил установить степень чувствительности основного критерия к изменению каждого отдельно взятого дополнительного критерия и входного параметра. После ранжирования входных воздействий были отсеяны неуправляемые, а также те, на изменение которых накладываются технические, конструктивные, организационные или иные ограничения.
Анализ и сїіїкш иронгв?ын ьл.лслс 4 14 1 БІШ Ї
АгрОСЖ МЗІНЧЇСИ е і' АгролдкдпвйгЕ ПЫГ Тїиїнчесше
Л хрономичмпЕе Тйшйпопічкні е Прс нзоянтельныр
ФорлушрОЫНН? ЦСЛ4Г (б їзінсимостч ОТ 1Н1ЛІІИ прэнзздктвздквд условий)
---------
Эь-оы спи я а* нг*; ны х
ОрНСТВ
ТЙлГ
Зюнмш к (топливно-ЭВДДОПЧК&Н ресурсе в)
Выпсшкиве техвопяпкжоЗ опїршннв оцтищпьнне (Длн с*дтые)
ч > о чГ > *;*>
Основной критерий Осшинай. критерий испотой. Основной
>ффе ктШ п&Сігйі! ) ффентШНйСти: кришрий. критерий
км>м голового і У ПШІПІ/І ЛПІІ їффїмлшноґти:
^и^ргоацеети голового Марніли
зффнсга техя алогического знертїт ыч*сгого П рСІЕ ЗЕ ГЛН Г?ЛЬК ОС
(прибыль) процесса кМчи з та %ПА
д*. ш И -—-
Выбор дополни тельных критериев >йфїктивнсспі
Выбор ілкчєеьої Парам «ров. б и ан больней стгпїни илиякшил на Станку критерия н фрщрдваиис сбалднеарсвааиой ^цет&ды »к шпздадіи оциыь псьааталгй МІА
Рисунок 1. Схема выбора критериев эффективности и формирования сбалансированной системы эксплуатационных показателей МТА
В результате предпринятых действий была сформирована итоговая таблица 1, представляющая собой сбалансированную систему эксплуатационных показателей МТА МТЗ-920+УКПА-2,4 по критерию максимум годового энергетического эффекта (таблица 1).
Данная система представляет собой рациональное количество критериев и управляемых параметров, подлежащих оптимизации на предмет достижения максимального годового энергетического эффекта от использования МТА МТЗ-920+УКПА-2,4 и высокого качества выполняемых технологических процессов. Оптимизация показателей и параметров сбалансированной системы позволяет непрерывный контроль режимов работы МТА МТЗ 920 + УКПА-2,4 и достоверную оценку эффективности и надежности его функционирования при выполнении полевых механизированных работ.
Рисунок 2 - Зависимость годового энергетического эффекта 0т производительности ГГ, МТА
Рисунок 4 - Зависимость годового
энергетического эффекта 3, от энерго емкости технологического
процесса Э(
производительности МТА от коэффициента использования времени смены I
Рисунок 5 - Зависимость производительно а и ГГ, }ГГА от
тяговой мощности -^трактора
Рисунок 6 - Зависимость таговой
МОЩНОСТИ от Тяго00го усилия трактора
Таблица 1. Сбалансированная система эксплуатационных показателей МТА МТЗ 920 + УКПА-2,4 по крите-
рию максимум годового энергетического эффекта
Параметр Единица измере- ния Расчетная формула Значения їда
1 2 3 4
9 г - ожидаемый годовой энергетический эффект МДж/агр. эгт„ = (э,.н-э’к< [4] -
ж 4 - производительность МТА га/ч - по ширине захвата: Г* =0,1 -В -V*-т ч ’ Р Р - по эффективной мощности двигателя: ЙГт 036-к ■ -г • Ш ■ Ж х ^ | т а е - по тяговой мощности трактора: С-о,зб 6420,13
Э* - энергоемкость технологического процесса МДж/га Е 4- Е + Е + Е г г J м 195,60
■ Лг__ т Лг т ц/ ^ / или Ч =[в,(^+Х)+&С<г+Л)+&(^ + .0' ■ и" + ж ж"4 + £ :г'4 стс о у ст ^ уп ск [4]
"к - тяговая мощность трактора кВт Ц, =0Да'*Рч +«'*Р^(1 + у^]- - [а;Х. ■ [4] 0,0695
Ме - эффективная мощность двигателя кВт Ые = 0,5 (а* + в*Мж) + (а; + <МК )Ф(/Н) + + (а2* + вХ )Ф(ГП) - [в>(*н) + в>(*п ] [4] 0,0452
УР ґ - скорость движения МТА м/с Г/= 0р(й’%£■%)- - (3;*++ШШйр [И 14,00
77 'Т - кпд трактора - I = АГ+ /ЙГ V, 1? ■ [1] 3,564
% - тяговое усилие трактора кН 1,50
Параметр Единица измере- ния Расчетная формула Значения 1да
1 2 3 4
мк к - крутя щи и момент на коленчатом валу двигателя Нм 0,2307
5 - частота вращения коленчатого вала двигателя мин-1 й; = ода + *Х)-- к+в;м>(0+в>йж>и _ [1# 4] 0,0273
і -
К„ -
Еп -
'г годовая загрузка агрегата, ч; а удельное сопротивление агрегата, кН/м; прямые
топливно-энергетические затраты, выраженные расходом топлива, МДж/га;
Е„ -
затраты энер-
гии, выраженные в технологических материалах (семена, удобрения, ядохимикаты и т.д.), МДж/га;
Б ,Е ,_>Е -
}Л ж сц затраты энергии на 1 час работы соответственно трактора, машись Т —
ны, живого труда и сцепки, МДж/ч; Т 5 Л энергосодержание и энергетический эквивалент
£3 Р —
дизельного топлива, МДж/кг; З1 У11 условная и условно постоянная часть энергозатрат,
, а ,а,,а?,в ,в,,а, ,в, ,в? —
МДж/ч; постоянные величины и угловые коэффициенты,
определяемые по типовым характеристикам двигателей и тяговым испытаниям тракторов.
Список литературы:
1. Агеев, Л. Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов / Л. Е. Агеев. - Л. : Колос, 1978. - 296 с.
2. Джабборов, Н. И. Научные принципы прогнозирования эксплуатационных показателей и расчет конструктивных параметров почвообрабатывающее - посевных агрегатов на стадиях проектирования и эксплуатации / Н. И. Джабборов, А. В. Добринов, А. М. Дементьев // Материалы 6-й международной научно-практической конференции 13-14 мая 2009 года «Экология и сельскохозяйственная техника». - СПб : ГНУ СЗНИИМЭСХ, Т. 1 : Общие экологические аспекты при разработке технологий и технических средств, используемых в сельскохозяйственном производстве. - 2009. - С. 72-79.
3. Джабборов, Н. И. Классификация критериев эффективности и их использование при оптимизации эксплуатационных показателей тяговых МТА / Н. И. Джабборов, А. В. Добринов, А. М. - СПб.; Пушкин : ГНУ СЗНИИЭМЭСХ Россельхозакадемии, 2010. - 104 с.
4. Джабборов, Н. И. Научные основы энерго-технологической оценки и прогнозирования эффективности использования мобильных сельскохозяйственных агрегатов / Н. И. Джабборов. - Душанбе : Дониш, 1995. - 286 с.
Performance criteria and balanced set of operational factors for the tractor (МТЗ-920) + cultivator (УКПА-2,4) system.
Fedkin D. S., postgraduate student Russian Academy of Agricultural sciences NorthWest Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification of the Russian Academy of Agricultural sciences Institute Develops.
Abstract: The paper presents the choosing procedure of the basic performance criterion of the tractor (МТЗ-920) + cultivator (УКПА-2,4) set. The dependence graphs of the basic criterion and auxiliary criteria of were dependence. The balanced set of operational factors for the tractor (МТЗ-920) + cultivator (УКПА-2,4) system was displayed at the end.
Keywords: criterion; performance; balanced set; operational factors.
