CC BY
73
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ОБОСНОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НА УБОРОЧНЫХ РАБОТАХ Астафьев В.Л.1, Султанов И.И.2 Email: Astafiev651@scientifictext.ru
'Астафьев Владимир Леонидович — доктор технических наук, профессор;
2Султанов Ильдар Ильфарович - магистрант, кафедра машиностроения, Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, г. Костанай, Республика Казахстан
Аннотация: в статье рассмотрены основные технологические способы обслуживания зерноуборочных комбайнов. Представлены методика и результаты расчетов по обоснованию рационального состава транспортного обеспечения на уборочных работах. Разработана математическая модель расчета необходимого количества транспортных средств в зависимости от производительности зерноуборочных комбайнов в звене и грузоподъемности транспортных средств. Обоснованы рациональные транспортные звенья для комбайнов 3, 4, 5, 6 классов с накопителями зерна и без них.
Ключевые слова: комбайны, способы транспортировки зерна, транспортное обеспечение, накопители зерна, рациональный состав уборочно-транспортного звена.
JUSTIFICATION TRANSPORTATION SERVICES ON HARVESTING Astafiev V.L.1, Sultanov I.I.2
'Astafiev Vladimir Leonidovich — Doctor of Technical Sciences, Professor;
2Sultanov Il'dar Ilfarovich - Master, ENGINEERING DEPARTMENT, KOSTANAY STATE UNIVERSITY A. BAYTURSYNOV, KOSTANAY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: the article discusses the main technological ways of servicing combine harvesters. The methods and results of calculations to substantiate the rational composition of transport services for harvesting are presented. A mathematical model has been developed for calculating the required number of vehicles depending on the performance of combine harvesters in a link and the carrying capacity of vehicles. Rational transport links for combines of 3, 4, 5, 6 classes with and without grain storage units have been substantiated.
Keywords: combines, methods of transportation of grain, transport provision, grain stores, rational composition of the harvesting-transport link.
УДК 631.171
Введение
За последние 25 лет структура комбайнового парка и транспортной техники в Северном Казахстане претерпела значительные изменения. Если ранее структура комбайнового парка на 95% включала комбайны класса 3 и на 5% комбайны класса 5, то в настоящее время в структуре комбайнового парка присутствуют комбайны 3, 4, 5, 6 классов, причем комбайнов 4, 5 и 6 классов около 30%. Появилось большое разнообразие транспортной техники различной грузоподъемности.
Практика показывает, что изменение структуры комбайнового парка требует совершенствования транспортного обеспечения, так как производительные комбайны имеют более вместительные бункеры и требуют применения большегрузных транспортных средств. Кроме того, с высокопроизводительными комбайнами невозможна работа транспортных средств малой грузоподъемности. Таким образом, применение более производительной техники на уборке обостряет проблему транспортного обеспечения. В настоящее время нет рекомендаций по рациональному составу транспортной техники, применяемой для транспортировки зерна от комбайнов различных классов. На основании изложенного, обоснование транспортного обеспечения при применении высокопроизводительной уборочной техники является актуальной проблемой, востребованной производством.
Объект и методика
Уборка урожая завершает систему технологических операции по возделыванию полевых культур. Ее целью является собрать урожай с минимальными потерями количества и качества продукции. Успех уборки решают хорошая подготовка и эффективное использование уборочной и транспортной техники, подготовка полей к уборке, хранилищ и складов для хранения продукции.
Сжатые сроки уборки и большое количество зерна, которое должно быть перевезено в этот период, требуют отлаженной организации работы уборочных агрегатов и транспортных средств. Основными факторами, влияющими на потребность в транспортных средствах, являются урожайность зерна, вид убираемой культуры, класс производительности комбайна и объем бункеров комбайнов, вид имеющихся в хозяйстве автомобилей и самосвальных тележек, удаленности поля от токов, тип покрытий дорог. От эффективности использования транспорта зависит уборка зерновых в лучшие агротехнические сроки с минимальными потерями. Эффективное использование транспортных средств и комбайнов обеспечивается рациональной организацией уборки зерновых уборочно-транспортными комплексами.
Известно, что при индивидуальном закреплении, когда за комбайном закреплена группа транспортных средств, транспорт, как правило, простаивает в ожидании повторных выгрузок зерна от 30 до 70% времени [1]. При закреплении за комбайном одной автомашины простаивает комбайн в ожидании возвращения транспортного средства. Наиболее рациональное использование транспорта возможно при групповой работе комбайнов или когда транспортное средство одновременно обслуживает несколько уборочных агрегатов [1]. Все это значительно сокращает материально-денежные затраты труда и снижает себестоимость производимого зерна.
Существует 2 основных технологических способа обслуживания комбайна: прямые перевозки и обслуживание комбайнов с использованием промежуточных звеньев [2].
Первый способ предусматривает прямые перевозки зерна от комбайна. Он осуществляется по схеме: комбайн - транспортное средство - ток. При данной схеме разгрузка зерна от комбайна производится непосредственно в кузов транспортного средства. Обслуживание комбайнов автомобильным транспортом в организационном отношении является наиболее простым и самым распространенным вариантом. Относительно большая грузоподъемность и скорость движения автомобилей на отвозке зерна от комбайнов обуславливают наиболее экономичный вариант уборочно-транспортного комплекса. Однако эта экономичность достигается лишь тогда, когда выбор типа автомобилей и их количественное отношение с комбайнами являются оптимальными. Транспортное обслуживание при недостаточном количестве автомобилей осуществляется с использованием автомобильных и тракторных прицепов [3].
Второй способ предусматривает наличие промежуточных звеньев.
В условиях поточной организации работы основной причиной простоев является случайное изменение времени циклов работы комбайнов и автомобилей. Под временем цикла работы комбайна понимается время заполнения бункера при выполнении технологического процесса и его разгрузки в кузов транспортного средства. Под временем цикла работы автомобиля понимается время поездки груженого зерном автомобиля на ток, его разгрузки и возврата на поле. Устранить колебания времени циклов и составляющих элементов, а, следовательно, и простоев не удается даже при работе групп оптимального состава. Учитывая эти обстоятельства многие хозяйства при формировании уборочно-транспортных групп стали включать в их состав резервные ёмкости - бункера накопители. [3]
Мобильный накопитель - позволяет производить прием зерна от комбайнов в отсутствии транспорта на поле и загрузку последнего по его прибытии во время работы комбайнов. При этом разрывается жесткая связь комбайн - транспортное средство, в результате чего снижаются взаимообусловленные простои [4].
Стационарный накопитель - производит прием зерна от комбайнов и загрузку транспортных средств в фиксированных местах поля, которые выбираются с таким расчетом, чтобы осуществлялась выгрузка заполненного на 80% и более бункера комбайна. Для этого при необходимости на поле делают разгрузочные магистрали [4].
Необходимое количество транспортных средств определим из условия равенства производительности зерноуборочных комбайнов в звене производительности транспортных средств, обслуживающих эти комбайны.
ЫТ-1МТ>1№К-ЫК, (1)
где: N7 - количество транспортных средств, шт;
Шт - производительность транспортного средства, т/ч;
Шк - производительность зерноуборочного комбайна, т/ч;
Ык - количество зерноуборочных комбайнов, шт.
Раскрывая формулы производительности комбайна и транспортного средства, находим необходимое количество транспортных средств.
_ 0,1-Вр Ур Ц-т-Л/к " Т — Ч'Го-Тт , (2)
где: ВР - рабочая ширина захвата жатки, м;
УР - скорость движения зерноуборочного комбайна, км/ч;
и - урожайность культуры, т/га;
т - коэффициент использования времени смены зерноуборочного комбайна; Ык - количество зерноуборочных комбайнов, шт;
q - грузоподъемность транспортного средства (включая кузов и прицепы), т;
уо - объемный вес зерна, т/м3;
11ц - время цикла транспортного средства, ч;
тт - коэффициент использования времени смены транспортным средством. При определении требуемого количества транспортных средств округляем, полученное в результате расчета, число до целого в большую сторону.
При транспортировке зерна с использованием в качестве промежуточного звена накопителя зерна необходимым является условие равенства времени заполнения бункера первого разгрузившегося комбайна времени заполнения бункера-накопителя зерном от комбайнов и его разгрузки в транспортные средства. Это условие исключает простой первого заполнившего зерном бункер комбайна:
£р.б - N + тб - £р к < Ц (3) где: N - число комбайнов в группе; 1р.б- время выгрузки зерна из бункера комбайна. 1р.к - выгрузки зерна из бункера-накопителя в транспортные средства тб - количество транспортных средств наполненных полным бункером 1б - время наполнения зерном бункера комбайна, мин. Результаты исследований
По представленным формулам выполнены расчеты и обоснован оптимальный состав уборочно-транспортного комплекса для комбайнов 3, 4, 5, 6 классов. В качестве зерноуборочных комбайнов 3, 4, 5, 6 классов приняты соответственно: Нива Эффект с шириной захвата жатки 5 метров; Вектор-410 с шириной захвата жатки 7 метров; Акрос-530 с шириной захвата жатки 9 метров; Ессиль-760 с шириной захвата жатки 9 метров. Скорость движения комбайнов принята равной 8 км/ч, урожайность 15 ц/га.
Расчеты выполнены для следующих транспортных средств: ЗИЛ-130 грузоподъемностью 6 тонн; КамАЗ-53212 грузоподъемностью 10 тонн; КамАЗ-65115 грузоподъемностью 15 тонн; тракторный поезд К-701в сцепке с 1ПТС-9 + ПТС-12 грузоподъемностью 21 тонны. Дальность транспортировки в расчетах принималась равной 10, 15, 20 километров. Результаты расчетов необходимого количества транспортных средств представлены в таблице.
Таблица 1. Необходимое количество транспортных средств
Наимено вание комбайн а Наименование транспортного средства Производительность комбайнов т/ч, Производительность транспортных средств, т/ч. К тр с оличество анспортных эедств, шт.
При пря мой тран спор тиро вке При моб иль ном нако пите ле При стаци онар ном нако пител е
При пря мой тран спор тиро вке При мобил ьном накоп ителе При стаци онарн ом накоп ителе При пря мой тран спор тиро вке При мобил ьном накоп ителе При стаци онарн ом накоп ителе
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Нива Эффект ЗИЛ-130 3,3 3,9 4,5 2,3 5,62 6,02 8 4 4
3,3 3,9 4,5 1,75 4,13 4,42 10 5 6
3,3 3,9 4,5 1,4 3,26 3,5 12 6 7
КамАЗ-53212 3,3 3,9 4,5 3,7 8,86 9,5 5 3 3
3,3 3,9 4,5 2,95 6,6 7,08 6 3 3
3,3 3,9 4,5 2,44 5,26 5,64 7 4 4
КамАЗ-65115 3,3 3,9 4,5 4,68 12,4 12,24 4 2 2
3,3 3,9 4,5 3,84 9,4 10,05 5 3 3
3,3 3,9 4,5 3,25 7,6 8,1 6 3 3
Наимено вание комбайн а Наименование транспортного средства Производительность комбайнов т/ч, Производительность транспортных средств, т/ч. К тр с оличество анспортных эедств, шт.
При пря мой тран спор тиро вке При моб иль ном нако пите ле При стаци онар ном нако пител е
При пря мой тран спор тиро вке При мобил ьном накоп ителе При стаци онарн ом накоп ителе При пря мой тран спор тиро вке При мобил ьном накоп ителе При стаци онарн ом накоп ителе
Вектор-410 ЗИЛ-130 4,62 5,76 6,3 2,63 6,1 6,52 9 5 5
4,62 5,76 6,3 1,92 4,4 4,7 13 7 7
4,62 5,76 6,3 1,51 3,42 3,66 16 9 9
КамАЗ-53212 4,62 5,76 6,3 4,63 10 10,7 5 3 3
4,62 5,76 6,3 3,49 7,22 7,7 7 4 5
4,62 5,76 6,3 2,8 5,65 6,05 9 6 6
КамАЗ-65115 4,62 5,76 6,3 6,2 14,7 15,7 4 2 2
4,62 5,76 6,3 4,8 10,7 11,4 5 3 3
4,62 5,76 6,3 3,9 8,37 8,96 6 4 4
К-701 4,62 5,76 6,3 4,33 12,05 12,9 6 3 3
4,62 5,76 6,3 3,18 8,08 8,66 8 4 4
4,62 5,76 6,3 2,54 6,23 6,68 10 5 5
Акрос-530 КамАЗ-53212 5,94 7,02 8,1 3,95 10,3 11 8 4 4
5,94 7,02 8,1 2,88 7,23 7,75 11 5 6
5,94 7,02 8,1 2,27 5,65 6,05 14 7 7
КамАЗ-65115 5,94 7,02 8,1 6,7 14,75 15,8 5 3 3
5,94 7,02 8,1 5,24 10,7 11,5 6 4 4
5,94 7,02 8,1 4,2 8,4 9 8 5 5
К-701 5,94 7,02 8,1 5,4 13,13 14,13 5 3 3
5,94 7,02 8,1 4 9,1 9,7 6 4 4
5,94 7,02 8,1 3,2 7,1 7,6 8 5 5
Ессиль-760 КамАЗ-53212 5,94 7,02 8,1 3,51 10,3 11,03 6 4 4
5,94 7,02 8,1 2,56 7,23 7,75 7 5 6
5,94 7,02 8,1 2,02 5,65 6,06 10 7 7
КамАЗ-65115 5,94 7,02 8,1 6,14 14,73 15,8 5 3 3
5,94 7,02 8,1 4,64 10,7 11,5 7 4 4
5,94 7,02 8,1 3,72 8,4 9 8 5 5
К-701 5,94 7,02 8,1 5,84 13,07 14 6 3 3
5,94 7,02 8,1 4,22 8,53 9,16 8 5 5
5,94 7,02 8,1 3,37 7,13 7,65 9 5 6
Из таблицы видно, что для зерноуборочного комбайна 3 класса Нива Эффект рациональным транспортным звеном являются звено состоящее из автомобилей КамАЗ-53212 грузоподъемностью 10 тонн. Также могут применяться автомобили ЗИЛ-130, в этом случае на 40% увеличивается потребность транспортных средств из-за меньшей грузоподъемности.
При использовании транспортного звена, состоящего из автомобилей КамАЗ-65115, грузоподъемность которых в 1,5 раза больше, чем у КамАЗ-53212, требуемое количество транспорта снижается в среднем всего на 30%. При использовании транспортной группы, состоящей из тракторного поезда К-701 с 2ПТС-9+ 3ПТС-12, грузоподъемность увеличивается в 2,1 раза по сравнению с КамАЗ-53212, но при этом количество транспортных средств уменьшается всего на 30%. Это обусловлено более низкой скоростью движения тракторного сцепа.
Для группы зерноуборочных комбайнов 4 класса Вектор-410 рациональным транспортным звеном является звено, состоящее из автомобилей КамАЗ-53212. При использовании транспортного звена состоящего из автомобилей КамАЗ-65115 с увеличением грузоподъемности в 1,5 раза по сравнению с КамАЗ-53212 количество транспортных средств уменьшается в 1,3 раза при расстоянии перевозки в 10 км и до 1,5 раза при расстоянии перевозки в 20 км. Это позволяет более эффективно использовать КамАЗ-65115 на дальних расстояниях по сравнению с КамАЗ-53212 из-за меньшего требуемого количества транспортных средств. При использовании транспортного звена состоящего из автомобилей ЗИЛ-130 при уменьшенной на 40% грузоподъемности количество транспортных средств при увеличении расстояния с 10 до 20 км увеличивается от 1,5 до 1,9 раза. При использовании транспортного звена, состоящего из тракторного поезда К-701 с 2ПТС-9+ 3ПТС-12, грузоподъемность увеличивается в 2,1 раза по сравнению с КамАЗ-53212, но при этом количество транспортных средств уменьшается всего на 15 - 30% в зависимости от дальности транспортировки.
Для группы зерноуборочных комбайнов 5 класса Акрос 530 рациональным транспортным звеном является звено, состоящее из КамАЗ-65115. При использовании транспортного звена состоящего из автомобилей КамАЗ-53212 при уменьшении грузоподъемности в 1,5 раза по сравнению с КамАЗ-65115 количество транспортных средств увеличивается в 1,6-2 раза в зависимости от условий. При использовании транспортного звена, состоящего из тракторного поезда К-701 с 2ПТС-9+ 3ПТС-12, грузоподъемность по сравнению с КамАЗ-65115 увеличивается в 1,4 раза; также из-за более низкой скорости движения увеличивается требуемое количество транспортных средств в среднем на 10-25% в зависимости от урожайности и дальности транспортировки.
Для группы зерноуборочных комбайнов 6 класса Ессиль-760 рациональным транспортным звеном является звено, состоящее из КамАЗ-65115. При использовании транспортного звена, состоящего из автомобилей КамАЗ-53212 при уменьшении грузоподъемности в 1,5 раза по сравнению с КамАЗ-65115, количество транспортных средств увеличивается в 1,6-2 раза. При использовании транспортного звена, состоящего из тракторного поезда К-701+2ПТС-9+3ПТС-12, грузоподъемность увеличивается в 1,4 раза, также из-за более низкой скорости движения увеличивается требуемое количество транспортных средств в среднем на 10-25% в зависимости дальности транспортировки и скорости движения.
Анализ сопоставления времени работы накопителя зерна и уборочной группы, состоящей из 5 комбайнов, свидетельствует о следующем.
Для звена комбайнов 3 класса Нива эффект наиболее рациональным является накопитель зерна Дон НПП-20, так как совокупный объем бункеров 5 комбайнов Нива эффект равен 15 м3 а объем бункера НПП-20 - 20м3. Однако применение уборочной группы в таком сочетании возможно только в ограниченных случаях: урожайность должна быть ниже 15 ц/га, а грузоподъемность транспортного средства должна быть выше 10 тонн. При урожайности 10 ц/га время наполнения бункера равно 55 минут, а время работы накопителя при загрузке КамАЗ-53212 43 минуты. При урожайности 15 ц/га время наполнения бункера комбайна равно 37 минут, что меньше времени работы накопителя (43 мин) и приведет к простоям комбайна в ожидании разгрузки. Использование накопителя работающего с транспортным звеном, состоящего из автомобилей КамАЗ-53212, позволяет снизить потребность в транспортных средствах в 1,6-2 раза при изменении дальности транспортировки с 10 до 20 км.
Для звена комбайнов 4 класса Вектор 410 наиболее рациональным является накопитель зерна Лилиани 25/31. Совокупный объем бункеров 5 комбайнов Вектор 410 равен 30 м3, а объем бункера Лилиани 25/31 равен 31 м3, то в применении бункера большего объёма нет необходимости. При урожайности 20 ц/га время наполнения бункера комбайна равно 40 минут, а время работы накопителя при загрузке КамАЗ-53212 - 37 минут. Использование накопителя, работающего с транспортным звеном, состоящего из автомобилей КамАЗ-53212, позволяет снизить потребность в транспортных средствах в 1,5-2 раза при изменении дальности транспортировки с 10 до 20 км.
Для звена комбайнов 5 класса Акрос-530 наиболее рациональным является накопитель БПН-50. Совокупный объём бункеров 5 комбайнов Акрос-530 равен 45 м3, а объем бункера БПН-50 равен 50 м3, при применении бункера меньшего объёма есть вероятность простоя зерноуборочных комбайнов при наполнении накопителя. При урожайности 20 ц/га время наполнения бункера комбайна равно 46 минут, а время работы накопителя при загрузке автомобилей КамАЗ-65115, 39 минут. Использование накопителя работающего с транспортным звеном, состоящего из автомобилей КамАЗ-65115, позволяет снизить потребность в транспортных средствах в 1,5-1,7 раза при изменении дальности транспортировки с 10 до 20 км.
Для звена комбайнов 6 класса Ессиль-760 рациональным является накопитель ПНБ-40. Совокупный объём бункеров 5 комбайнов Ессиль-760 равен 40 м3, и объем бункера ПНБ-40 равен 40 м3. При применении бункера меньшего объёма есть вероятность простоя зерноуборочных комбайнов при наполнении накопителя, а в применении бункера большего объема нет необходимости. При урожайности 20 ц/га время наполнения бункера комбайна равно 41 минут, а время работы накопителя при загрузке КамАЗ-65115, 40 минут. Использование накопителя работающего с транспортным звеном, состоящего из автомобилей КамАЗ-65115, позволяет снизить потребность в транспортных средствах в 1,5-1,9 раз при изменении дальности транспортировки с 10 до 20 км.
Выводы
1. Анализ уборочно-транспортного процесса показал, что для каждого уборочного звена, состоящего из комбайнов одинакового класса, существует рациональный состав транспортного
звена. При этом применение транспортных средств большой грузоподъемности для обслуживания звена комбайнов 3 и 4 классов не целесообразно.
2. При транспортировке зерна от комбайнов 5-6 класса целесообразнее использовать транспортные средства большей грузоподъемности. Это связано с тем, что объем перевозимого зерна транспортными средствами малой грузоподъемностью либо меньше объема бункера комбайна; либо необходимо индивидуальное закрепление транспортного средства за тем или иным комбайном, что ведет к большим простоям или транспортного средства в ожидании загрузки или комбайна в ожидании транспортного средства; либо объем кузова транспортного средства не кратен объему бункера, что ведет к недостаточной загруженности транспортного средства.
3. Применение для транспортировки тракторов в составе автопоезда целесообразно лишь для комбайнов большой производительности и при небольших расстояниях транспортировки. Малая скорость транспортировки, по сравнению с автомобильными транспортными средствами, при больших расстояниях ведет к увеличению количества тракторов, а низкая производительность комбайна способствует большим простоям в ожидании полной загрузки.
4. Применение накопителей зерна позволяет увеличить производительность уборочно-транспортного комплекса, за счет исключения простоев комбайнов. Однако целесообразность применения накопителей устанавливается только после сопоставления времени работы накопителя с временем работы уборочной группы.
5. Таким образом, применение рационального состава уборочно-транспортного комплекса позволяет снизить потребность в транспортных средствах, а также повысить их производительность за счет исключения простоев комбайнов.
Список литературы / References
1. ПашедкоЛ.Т. Комплексная механизация производства зерна. К 63. М. «Колос», 1975. 320 с.
2. ГОСТ 17460-72 «Транспортно-производственные процессы в механизированном сельскохозяйственном производстве: классификация, оценка и методы расчета» от 01.01.1973.
3. Долгодворов Г.М. Уборочно-транспортные группы на уборке зерновых. М. «Колос», 1977.
4. Окунев Г.А. Расчет состава технологических звеньев на уборке зерновых культур: Методические указания. Челябинск: ФГОУ ВПО ЧГАУ, 2007.
5. Шок О.В. Транспорт в сельском хозяйстве [Текст]: метод. указание к проведению лабораторных и практических занятий, 2013. 92 с.
КАЧЕСТВО ВОДЫ И СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ Китай-Гора В.В. Email: Kitai-Gora651@scientifictext.ru
Китай-Гора Виктория Викторовна - бакалавр географии, кафедра физической географии, Институт географии, геологии, туризма и сервиса Кубанский государственный университет, г. Краснодар
Аннотация: статья посвящена обзору состояния водных объектов Краснодарского края, а также исследованию показателей загрязненности на разных участках водохозяйственных комплексов. Дана оценка минерализации, исследованы основные водохозяйственные объекты, это река Кубань с притоками, степные реки и реки Черноморского побережья. Представлена информация о водообеспеченности региона в сельском хозяйстве, на основе данных показателей загрязненности представлена сгруппированная таблица доли загрязняющих веществ, сделаны выводы о том, какие меры нужно предпринять для улучшения качества воды. Ключевые слова: водный объект, водохозяйственный комплекс, загрязняющие вещества.
WATER QUALITY AND CONDITION OF WATER OBJECTS OF KRASNODAR REGION Kitai-Gora V.V.
Kitai-Gora Viktoriia Viktorovna - Bachelor of geography, DEPARTMENT OF PHYSICAL GEOGRAPHY, INSTITUTE OF GEOGRAPHY, GEOLOGY, TOURISM AND SERVICE KUBAN STATE UNIVERSITY, KRASNODAR
