Определение энергетических затрат на работу машинно-тракторных агрегатов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

щепринятой односвязной эффективной модели. В этом смысле двухсвязная эффективная модель в совокупности со структурной двухсвязной моделью образует новую целостную модель композита, которая, как и всякая новая

целостность, как бы „высвобождает" себя от „старой" и следует своей собственной „судьбе", т. е. она может и должна развиваться на своей собственной основе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Баничук Н. Б., Кобелев В. В., Ри-кардс Р. Б. Оптимизация элементов конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 224 с.

2. Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высш. шк., 1968. 512 с.

3. Ванин Г. А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Наук, думка, 1985. 302 с.

4. Васильев В. В., Протасов В. Д., Болотин В. В. и др. Композиционные материалы: Справ. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

5. Дюрелли А., Холл Дж., Стерн Ф. и др. Экспериментальная механика: В 2 кн. Кн. 2:

Поступила 16 11.98.

Пер. с англ. /Под ред. А. Кобояси. М.: Мир,

1990. 552 с.

6. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. 334 с.

7. Леске М., Редлов Гм Штилер Г. Почему имеет смысл спорить о понятиях: Пер. с нем. М.: Политиздат, 1987. 287 с.

8. Тюряхин А. С. Двухсвязная эффективная модель композита // Материалы научной конференции Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева: (XXVII Огаревские чтения). 15 — 19 дек. 1998: В 5 ч. Саранск, 1998. Ч. 5. С. 87 — 91.

9. Шубников А. В., Копцик В. А. Симметрия в науке и искусстве. М.: Наука, 1972. 239 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ НА РАБОТУ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

А. М. КАРПОВ, кандидат технических наук, П. В. СЕНИН, кандидат технических наук, Т. В. ВАСИЛЬКИНА, кандидат физ.-мат. наук, Д. КАРПОВ, студент

В последние годы большое внимание уделяется энергетическому анализу существующих и перспективных машинных технологий. Такой анализ служит дополнительным методом выбора и обоснования энергосберегающих технологий, вскрывает низкую эффективность энергетического функционирования некоторых отраслей сельского хозяйства, указывает на целесообразность применения отдельных мероприятий и приемов при производстве продуктов питания.

Развитие получил метод оценки энергоемкости конечных видов сельско-

хозяйственной продукции. При этом учитываются затраты энергии на производство удобрений, сельскохозяйственной техники, строительных конструкций, энергоносителей (уголь, газ, дизельное топливо и бензин).

Энергоемкость производства продукции принято оценивать отношением суммарных затрат энергии во всех звеньях хозяйства к энергосодержанию конечной продукции, т. е. к заключенной в продукции энергии. Термин „энергетический анализ" был принят рабочей группой методологии на съезде федерации аграрных организаций, со-

© А. М. Карпов, П. В. Сенин, Т. В. Василькина. Д. KaDnoi

стоявщемся в Швеции в августе 1У/3 года под эгидой Международной федерации институтов перспективных

исследований.

Учет различных видов потребляемой в технологических процессах сельскохозяйственного производства энергии осуществляется в натуральном выражении, но в конечном счете он может быть сведен к использованию энергетических эквивалентов.

Под энергетическим эквивалентом подразумевается величина, полученная суммированием используемых энергоресурсов на каждом этапе производства, хранения, транспортировки единицы каждого вида вещественных затрат. Энергетические эквиваленты затрат человеческого труда разработаны Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций. С помощью энергетических эквивалентов можно не только рассчитать совокупную энергоемкость сельскохозяйственного производства, но и оценить экономический эффект, энергетическую рентабельность труда.

Методика формирования энергетических эквивалентов приведена в работе В. И. Гребенника [2].

Например, энергетический эквивалент живого труда (ер) учитывает энергию в продуктах питания и в продуктах, связанных с функционированием объектов непроизводственного назначения (школа, детсад, магазин и др.).

(1)

р

Я Кс(Г + аО,

где я — энергосодержание продуктов питания на одного жителя в год; Я = 4 600 МДж [2 ]; Кс — коэффициент семейственности, учитывающий количество иждивенцев на одного трудоспособного; Кс = 2,2 [2]; ах — коэффициент, учитывающий расход энергии на функционирование объектов непроизводственного назначения; а\ = 7,28

^ ^Учитывая, что фонд рабочего времени одного работника составляет 1 860 часов в год, и подставляя числовые значения в выражение (1), получим энергетический эквивалент одного работника:

Р

4600 2,2(1 + 7,28)

1 860 = 45 МДж/чел.-ч.

Энергетический эквивалент топлива определяется из его внутреннего энергосодержания. Полные энергозатраты на работу машинно-тракторного парка определяют по удельной теплоте сгорания расходуемого топлива по выражению [4]

топ

- с Н g,

(2)

где с — переводной коэффициент; Н — низшая удельная теплота сгорания топлива, которая для дизельного топлива составляет 42,750 МДж/кг [3 ]; ^ — расход топлива на 1 га [7 ].

Так, энергетический эквивалент дизельного топлива ег равен 52,794 МДж/кг. Сводный перечень энергетических эквивалентов дан в работе [2].

Используя энергетические эквиваленты, можно определить энергоемкость агрегата и энергетические затраты на единицу выполненной работы Эуд:

Э

УД

Эп +

Эр + эа

(3)

где Эп — прямые энергозатраты, МДж/га; Эр — энергетические затраты живого труда, МДж/чел.-ч; Эа — энергоемкость агрегата МДж/ кг; W

часо-

вая производительность, га/ч [1, 5, 6].

В свою очередь прямые энергозатраты определяются из выражения

Эп

<2

т»

(4)

где ег — энергетическии эквивалент

1 кг топлива, мДж/кг; — топлива, кг/га.

Энергетические затраты труда определяются из формулы

расход

живого

ЭР =

рм

П

чм

+ е

рв

п

чв>

(5)

где ерм, ёрВ — энергетическии эквивалент рабочих механизаторов и вспомогательных рабочих; пчм, пчв — количество механизаторов и вспомогательных рабочих, обслуживающих агрегат

[5].

Энергоемкость агрегата определяется из выражения

Э

тт(Сат + Срт)

100 Тт

+

Таблица 1

Исходные и расчетные показатели работы посевных агрегатов

Агрегаты

Показатели Трактор К-701 Сцепка СГ-21А Машина С3у-3,6 Трактор Т-4А -Сцепка »СГ-21 А Машина С3у-3,6 Трактор Т-150К Сцепка СГ-21 А Машина СЭУ-3,6 Трактор ДТ-75 Сцепка СП-ПА Машина СЭУ-3,6 Трактор МТЗ-80 Машина СЭУ-3,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Исходные данные

Количество машин, шт. 1 1 1 4 1 1 1 -1- 4 1 1 3 1 1 3 1 1

Производительность: часовая, га/ч 9,1 8,2 6,7 5,4 2,3

сменная, га/см 63,1 57,4 40,9 37,8 1 1 16,1

Расход топлива, кг/га ч 5,1 2,8 4 4,03 3,2 6,4

Масса, кг 12 500 972 1 400 9010 972 1 400 7 995 972 1 400 6 460 972 1 400 4 840 1 400

Энергетический эквивалент машин, МДж/кг 86,314 75,4 75,4 86,314 75,4 75,4 86,314 ч 75,4 » 75,4 86,314 - 75,4 А, 75,4 • 86,314 75,4

топлива, МДж/кг 52,8 г 1 52,8 52,8 52,8 52,8

живого труда, МДж/чел.-ч 43,4 41,2 43,4 • 41,2 43,4 41,2 43,4 41,2 43,4 • 41,2

Годовая загрузка, ч 1 350 1 050 140 | 1350 1 050 140 1 350 1 050 140 1 350 1 050 \ л 140 1 350 140

1 2 3 4 5 6 7

Обслуживающий персонал: механизаторы, чел. 1 . 1

вспомогат. рабочие, чел. 4 4

Отчисления: на реновацию, % 18,1 20 20 18,1 20 20

на ремонт и ТО, % 27 20 20 27 20 20

Расчет 4

Энергоемкость: машин, МДж/ч 360 28 1 206 260 28 1 206

агрегата, МДж/ч 1 594 1 494

1 топлива, МДж/га ь 269,3 147,6

живого труда, МДж/чел.-ч 208,2 208,2

удельная, МДж/га 467,3 355,4

Окончание табл. 1

ы с да н н ы е

231 ' 28 905 186 28 905 140 302

1 164 1 119 442

• 212,8 169 337,9

167 167 84,6

411,5 407,1 694,6

8 9 10 11 12 13 1 14 15

1 1 1

3 3 J 1

18,1 20 20 18,1 20 20 18,1_ __ 20

27 20 20 27 20 20 1 27 1 20

+

емтм(Сам + СрМ

)ПМ

100 Тм

+

+

)

100 т

(6)

сц

машины пк,. ш

агрегате [5]; Тт, Тм, Тсц

где ет, ем, есц — энергетические эквиваленты 1 кг массы трактора, рабочей

сцепки, мДж/кг [2]; шт, м, — масса трактора, рабочей

машины и сцепки, кг [1]; Сат, Сам, Сасц — нормативы отчислений на реновацию, % [5]; Срм, Срсц

нормативы отчислении на ремонт, техническое обслуживание и хранение трактора, рабочей машины и сцепки, % [5, 6]; пм — количество машин в

~ ~ ™ — нормативы годовой загрузки трактора, рабочей машины и сцепки, ч [5, 6].

Используя формулы (3), (4), (5), (6) и подставляя в них числовые значения из [3 — 6 ] мы произвели расчеты для пяти агрегатов на посеве зерновых. Исходные данные для расчетов и расчетные показатели сведены в табл. 1.

В верхней части таблицы вводятся исходные данные, а в нижней заложены соответствующие расчетные значения формул (3), (4), (5), (6). Подсчи-тываются энергетические затраты на единицу выполненной работы (удельные энергозатраты, Эуд) для каждого из пяти агрегатов и выбирается минимальное значение.

Из табл. 1 легко заметить, что агрегат с трактором Т-4А имеет наименьшие удельные энергетические затраты.

Аналогичные расчеты произведены для тракторов, выполняющих вспашку зяби, сплошную культивацию, плоскорезную обработку и лущение стерни. Их результаты сведены в табл. 2, не-

сложный анализ которой показывает, что наименьшей энергоемкостью обладают агрегаты, работающие с тракторами Т-4А и ДТ-75М.

Таблица 2

Расход энергии на выполнение некоторых видов работ, МДж/га

Агрегат с трактором

Наименование операции К-701 Т-4А Г-150К ДТ- 75М, ЛТ- Д1 175С мтз-80, МТЗ-82

Вспашка зяби 1212 1094 1359 1110 1782

Лущение стерни 241 199 163 204 240

Посев зерновых 467 357 413 410 569

Плоскорезная обработка 713 527 1 1 738 605

Сплошная культивация 190 | 138 163 136 218

Высокий расход энергии на выполнение работ с другими тракторами объясняется невозможностью формировать агрегаты с оптимальным значением коэффициента полезного действия из-за отсутствия полного шлейфа рабочих машин. Поэтому расчеты по энергозатратам надо проводить по всем операциям технологической цепочки возделывания культур в республике. Выбор технологий с самым низким энергосодержанием позволит значительно сократить энергетические расходы и тем самым снизить себестоимость продукции. В условиях перехода на полный хозяйственный расчет это очень важный момент.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Антышев Н. Мм Бычков Н. И. Справочник по эксплуатации тракторов. М.: Россельхозиздат, 1985. 336 с.

2. Гребенник В. И. Энергетический анализ сельскохозяйственных технологий: Учеб. пособие. Ставрополь: Б.и., 1994. 164 с.

3. Итинская Н. И., Кузнецов Н. А. Автотракторные эксплуатационные материалы: Учеб.

пособие для сред. сел. профтехучилищ. М.: Высш. шк., 1978. 232 с.

4. Иофинов С. А., Лышко Г. П. Эксплуатация машинно-тракторного парка, 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Колос, 1984. 351 с.

5. Карпов А. М. Практикум по производственной эксплуатации машинно-тракторного парка. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1995. 284 с.

6. Карпов А. М. Техническое обеспечение

п!..г! М И ° Растениеводстве: Учеб. пособие. Саранск. Изд-во Мордов. ун-та, 1998. 164 с.

Иповые "Ормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в

Поступила 15.05.98.

сельском хозяйстве: В 2 т. / Всесоюз. науч.-ис-след. ин-т экономики сел. хоз-ва. М.: Агро-промиздат, 1990. Т. I. 352 с.

й >

I' 1 .. .1. 1 .

###########################################

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ВАЛЬЦОВКИ ОБЕЧАЕК

Н. В. БУРМИСТРОВ, генеральный директор АО „Рузхиммаш"

A. М. КАУТ, главный инженер АО „Рузхиммаш".

С. П. КУДАЕВ, кандидат физико-математических наук, П. С. СЫСУЕВ, начальник отдела ОМА АО „Рузхиммаш

B. А. ФЕДОРОВ, зам. главного инженера АО „Рузхиммаш А. Г. ФОМИНОВ, ассистент,

М. В. ЧУГУНОВ, кандидат технических наук

44

44

В общем и химическом машиностроении широко применяются специфические методы формообразования крупногабаритных деталей из листового металла, например обечайки котла-цистерны для перевозки углеводородов. К этим методам, в частности, относится гибка-прокатка на валковых станках. Освоение на предприятиях этого метода формообразования ставит ряд теоретических и технологических задач, решение которых обусловливает длительность подготовки производства, трудоемкость изготовления деталей, точность технологических, процессов [4 ].

Сущность процесса формообразования при гибке-прокатке состоит в пластической деформации металла путем непрерывного перемещения заготовки между деформирующими валками. Создаваемая при этом кривизна детали зависит от параметров настройки станка: расстояния между крайними (опорными) валками и положения относительно них верхнего (нажимного) валка (рис. 1).

Вращение валков станка благодаря силам трения вызывает перемещение

зоне деформации. Попе-

/*: I

заготовки в

К ■: • •Л '' г

Г . '

' /

Рис. 1. Схема процесса формообразования

деталей на валковых станках

речное сечение, перемещаясь от входного опорного к верхнему нажимному валку, проходит зону нагружения. Кривизна в нем непрерывно увеличивается (в соответствии с ростом изгибающего момента от внешних деформирующих сил) и достигает максимального значения в момент нахождения сечения под верхним нажимным валком 1/Ятах (при перемещении на-

© Н. В. Бурмистров, А. М. Каут, С. П. Кудаев,

П. С. Сысуев, В. А. Федоров, А. Г. Фоминов, М. В. Чугунов, 1999