CC BY
28
Раздел I. Растениеводство.
дённые затраты на обработку минимальны, т.е. объёмы поступления овощного вороха согласуются с потребной производительностью пункта. В зоне 1 приведённые затраты на обработку увеличиваются, в этом случае возникают простои пункта доработки из-за отсутствия вороха, что связано с нехваткой транспортных средств. В зоне 3 приведённые затраты снова возрастают, в этом случае пункт не способен принять ворох и образуется очередь транспортных средств. Таким образом, зоны 1 и 3 являются неэффективными для послеуборочной обработки, что связано с большими приведёнными затратами. Зона 2 является оптимальной для работы пункта, так как затраты на обработку минимальны. Область её наиболее эффективного использования можно выразить ограничением величины приведённой интенсивности 0,75 < р < 0 ,95. Установленные пределы значения р являются базовыми при определении оптимальных параметров работы пунктов послеуборочной обработки овощей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вентцель Е. С. Исследование операций. - М.: Советское радио, 1972.- 551 с.
2. ГОСТ 23728-88 - ГОСТ 23730-88. Методы экономической оценки. - М: Изд-во стандартов, 1988. - 25 с.
Получено 19.06.00.
УДК 631.353.633.521
Б.С. ПЕТУХОВ, канд. техн. наук;
С.В. РУДЕЦКИЙ;
А.В. ЗАХАРОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ШАТРА ЛЬНОСЫРЬЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ
Определена оптимальная толщина стенки шатра в различных погодных условиях.
63
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Выбор оптимальных параметров рабочих органов подбор-щика-шатрообразователя льна производится в зависимости от условий производства. Время сушки льносырья варьируется за счет изменения толщины слоя льнотресты в шатре при условии отрыва ее от почвы. Математическая модель критерия выбора оптимальных параметров подборщика в зависимости от условий производства, отражающая все затраты и потери при приготовлении и сушке льнотресты, может быть описана системой уравнений:
' П = f(V,,W,t,,H,TxP,W.)
з;р, = f (h,V, ,w, tip,w, )
\ 3£ = f (Н, W) (1),
3,„ = f (Н, W)
- Зр„ = f(Н, W)
где П- убытки от потерь льносырья, руб/га; З - затраты на установку шатров, руб/га; З^СТ - затраты на оправку шатров, упавших при установке, руб/га; З ^рт - затраты на оправку шатров, упавших в
процессе хранения, руб/га; Ув- скорость ветра, м/с; W- влажность льносырья, %; H- толщина стенки шатра, мм; Тхр- время хранения льнотресты в поле, дней; W^ влажность окружающего воздуха, %, У
0/-ч
температура воздуха, С;
В качестве критерия выбора оптимальных параметров подборщика в различных погодных условиях принят обобщенный показатель К=П+Зуст+Зустуст+Зустхр', характеризующий затраты на уборку одного гектара [1]. Для определения критерия выбора оптимальных параметров подборщика-шатрообразователя были обобщены экспериментальные данные испытаний подборщика-шатрообразователя (разработчик НИПТИМЭСХ НЗ РФ) за 1990-1993 гг. при формировании шатров различной массы в различных погодных условиях [2].
64
Раздел I. Растениеводство.
При определении математической модели критерия выбора оптимальных параметров в качестве основных факторов учитывались следующие показатели (в скобках показаны интервалы изменения фактора, а Хг обозначение, наименование фактора в модели):
W- влажность сырья, (30-60%), Х^
Н- толщина стенки шатра, (80-220 мм), Х2;
V температура воздуха, (10-15°С), Х3;
Ув- скорость ветра, (5,2-8 м/с), Х4;
Тхр- время хранения, (5-15 дней), Х5;
Wв-влажность воздуха, (76-92%), X1.
Для оценки работы машины регистрировались следующие показатели:
Y1- затраты на потери при естественной сушке, руб/га;
Y2- затраты на повторную установку шатров при работе машины, руб/га;
Y3- затраты на повторную установку шатров в период хранения, руб/га;
Y4- затраты на работу подборщика при установке шатров,
руб/га;
Y5- затраты на раскладку шатров в ленту, руб/га.
В связи с тем, что адаптация подборщика-шатрообразователя к условиям производства может происходить только за счет изменения толщины стенки шатра, возникает задача определения толщины стенки шатра, обеспечивающей минимальные затраты на выполнение операций Y1-Y5 при действующих возмущениях Х1-Х5.
В общем виде задача оптимизации может быть записана в виде следующей модели:
Для решения задачи оптимизации необходимо иметь математические модели процессов в виде зависимостей:
5
S = ^ У; = min,
(2)
i=1
min(x )(x (max(x ),i = 1,5.
у; = f (
x,x0,x„x.
1? л2? л3?
4
X5 , *6 )
(3)
65
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Выражение (3) представляет из себя зависимость в виде уравнения регрессии, которое может содержать линейные и нелинейные составляющие. Для анализа различных моделей был использован статистический пакет STATGRAPHICS 2.1. По исходным данным были рассчитаны уравнения регрессии следующего вида:
J 2 1 (4)
У, = f ^XI,XI,XI_1 • X;).
Уравнения регрессии имели значимые коэффициенты, и множественная корреляция изменялась в пределах 0,90<R<0,95. Модели вида (4) были использованы для решения оптимизационной задачи. Уравнения достаточно точно описывают экспериментальные данные во всем диапозоне их изменения. Решение задачи выполнялось в программе Microsoft Excel. При оптимизации определялась толщина стенки шатра и сумма всех затрат на проведение технологической операции при влажности льносырья 30% и влажности воздуха 76%; влажности льносырья 40% и влажности воздуха 79%; влажности льносырья 50% и влажности воздуха 84%; влажности льносырья 60% и влажности воздуха 92%. Результаты оптимизации решения задач приведены в таблице 1-4. Верхние значения соответствуют стоимости проведения работ, нижнее толщине стенки шатра. В графическом виде результаты оптимизации приведены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость приведенных затрат от толщины стенки шатра льносырья Н при различных значениях влажности воздуха Wв и влажности льносырья W
66
Раздел I. Растениеводство.
Анализируя полученную математическую модель критерия выбора оптимальных параметров подборщика-шатрообразователя и оптимизацию толщины стенки шатра, можно с уверенностью отметить, что адаптация подборщика-шатрообразователя к условиям производства осуществляется за счет изменения толщины стенки шатра. Для рассматриваемых погодных условий (W=30-60%, 1;в=10-15оС, Ув=3,2-7,1 м/с, Wв=76-92%) оптимальная толщина стенки шатра изменяется от 155 мм до 199 мм. При этом минимальная толщина стенки (Н=155 мм) наблюдалась при W=60% и W^92%, максимальная толщина стенки (Н=199 мм) при W=30% и Wв=76%.
Если анализировать толщину стенки по минимальным затратам , то оптимальное значение Н наблюдалась при ^=15оС, Ув =3,2 м/с, Тхр=5 дней, W=30%, W^76% (затраты составили 134 руб/га). Максимальные затраты (З=353 руб/га) наблюдаются при у=15оС, Ув =7,1 м/с, Тхр=5-10 дней, W=60%, W^92%. Существенное влияние на затраты в данном случае оказывает снижение устойчивости шатров из-за увеличения скорости ветра. Таким образом, техническое средство подборщик-шатрообразователь адаптируется к условиям производства за счет изменения толщины стенки шатра от 155 мм до 199 мм. Изменение толщины стенки шатра как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения приводит к резкому увеличению обобщенного критерия выбора оптимальных параметров.
Основное влияние на процесс сушки шатра оказывают влажность воздуха и связанная с ней влажность сырья. Изменение W от 30% до 60% и Wв от 76% до 92% приводит к увеличению затрат с 167,9 руб/га до 353 руб/га (см таблицу). Увеличение времени уборки с 5 до 15 дней приводит к незначительному увеличению значения обобщенного критерия выбора оптимальных параметров (К=134,4 при Тхр=5 дней, К=155,8 при Тхр=15 дней). Это свидетельствует о том, что погодные условия практически не оказывают влияния на сохранность льносырья в шатрах, и данный вид формирования льносырья полностью адаптирован к условиям производства.
67
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Значения (числитель) суммарной стоимости работ (руб/га) и толщины (знаменатель) стенки шатра льносырья (мм) в зависимости от времени хранения, погодных условий и влажности
льносырья
При W, % (числитель), WE,% (знаменатель) При Тхр, дней
5 10 15
При tB=10 оС; Ув=3,2 м/с
30/76 136,2/163,6 174,1/136,7 267,1/185,5
40/79 215,7/166,3 237,4/166,6 259,1/165,7
50/84 267,4/168,9 282,4/169,1 297,4/168,5
60/92 291,4/171,7 299,6/171,7 307,9/171,6
При tв=10 оС; Ув=7,1 м/с
30/76 157,7/167,1 177,5/178,2 195,0/188,6
40/79 225,2/172,1 239,6/187,5 251,1/191,7
50/84 270,6/174,1 278,9/184,8 285,0/195,1
60/92 293,9/177,5 296,5/188,1 296,9/198,5
При tв=15 оС; Ув=3,2 м/с
30/76 134,4/180,2 146,3/140,2 155,8/148,9
40/79 219,3/173,5 228,0/187,5 234,1/194,7
50/84 268,2/16,4 273,6/177,5 276,5/188,3
60/92 281,2/160,1 283,3/170,9 283,0/182,0
При tв=15 оС; Ув=7,1 м/с
30/76 167,9/170,2 179,6/181,8 188,9/193,1
40/79 259,3/165,4 268,5/187,5 272,7/187,5
50/84 321,0/160,3 325,1/171,0 326,7/182,7
60/92 353,0/155,1 353,1/165,9 350,9/176,7
68
Раздел I. Растениеводство.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Петухов Б.С., Рудецкий С.В., Иванов В.Ю. Обоснование модели адаптации технических средств (подборщика-конусообразователя льна) к условиям уборки влажного льносырья.//. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. Вып. 70. 1999. С. 68-72.
2. ПетуховБ.С., Катченков С. А. Исследование процесса естественной сушки льносырья в конусах увеличенной массы.//. Сборник научных трудов НИПТИМЭСХ НЗ РФ. Вып. 54. 1989г. С. 89-90.
Получено 06.05.00.
УДК 631.353.633.521
Б.С. ПЕТУХОВ, канд. техн. наук;
С.В. РУДЕЦКИЙ.
КРИТЕРИЙ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА НАРЕЗКИ ГРЕБНЕЙ ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ СУШКИ ЛЬНОСЫРЬЯ
Получена математическая модель критерия выбора оптимальных параметров нарезчика гребней и определена оптимальная ширина канавки в зависимости от погодных условий.
Уборка льна-долгунца связана с приготовлением тресты в естественных условиях, на что требуется 20-25 дней. В связи с этим подъем тресты происходит во второй половине сентября, в период, когда процесс естественной сушки льносырья существенно осложняется из-за плохих погодных условий. Средняя температура воздуха в это время составляет 9-100С, влажность почвы 50-60%, влажность
воздуха 75-90%. Учитывая, что приготовление тресты происходит при расстиле ленты на голую почву без травяного покрова, условия сушки нижнего слоя сырья в ленте ухудшаются из-за притока влаги от почвы. С целью улучшения условий естественной сушки (увеличе-
69
