CC BY
17
УДК 631.372:629.114.2 http://doi.org/10.24411/1999-6837-2020-14063
ГРНТИ 68.85.87; 55.57.37
Щитов С.В., д-р техн. наук, проф.; Кривуца З.Ф., д-р техн. наук, доц.; Кузнецов Е. Е., д-р техн. наук, доц.; Евдокимов В. Г., д-р техн. наук, проф.; Щегорец О.В., д-р с.-х. наук, проф.; Курков Ю.Б., д.-р. т. наук, проф.; Двойнова Н. Ф., канд. с.-х. наук, доц.
ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТТРАНСПОРТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
© Щитов С.В., Кривуца З.Ф., Кузнецов Е.Е., Евдокимов В.Г., Щегорец О.В., Курков Ю.Б., Двойнова Н.Ф., 2020
Резюме. Эффективность операций транспортно-производственного процесса зависит от взаимосогласованной работы автомобильного транспорта, уборочных машин и функционирования приемных пунктов. Степень приспособленности выполнять поставленные перед ними функции позволяет дать оценку эффективности использования автомобильного транспорта при транспортировке грузов по схеме «поле-элеватор». Одним из критериев оценки эффективности работы автомобильного транспорта являются полные удельные энергозатраты. Внедрение разработанных рекомендации с учетом моделирования грузопотоков дает возможность уменьшить энергетические затраты при транспортировке сельскохозяйственных грузов с учетом размещения производственных объектов, с которыми эти грузопотоки связаны.
Ключевые слова: транспортное средство, комбайн, энергозатраты, цикл, процесс, эффективность.
UDC 631.372:629.114.2 http://doi.org/10.24411/1999-6837-2020-14063
S.V. Shchitov, Dr Tech. Sci., Professor;
Z.F. Krivutsa, Dr Tech. Sci., Associate Professor;
E.E. Kuznetsov, Dr Tech. Sci., Associate Professor;
V.G. Evdokimov, Dr Tech. Sci., Professor;
O.V. Shchegorets, Dr Agr. Sci., Professor;
Yu. B. Kurkov, Dr Tech. Sci., Professor;
N.F. Dvoynova, Cand. Agr. Sci., Associate Professor
OPTIMIZATION OF ENERGY COST OF TRANSPORTATION AND PRODUCTION PROCESS
Abstract. The efficiency of transport and production operations depends on the mutually agreed work of road transport, harvesting machines and functioning of reception points. The degree of adaptability to perform the functions assigned to them allows you to assess the efficiency of using road transport in transporting goods according to the "field-elevator" scheme. One of the criteria for assessing the efficiency of road transport is full energy cost per unit. The introduction of this research recommendations, taking into account the modeling of cargo flows, makes it possible to reduce energy cost during the transportation of agricultural goods, taking into account the location of production facilities with which these cargo flows are associated.
Key words: vehicle, combine harvester, energy cost, cycle, process, efficiency.
Введение. Одним из важнейших условий энергетическими потоками при перевозке сель-
повышения рентабельности транспортно-про- скохозяйственных грузов. Для реализации та-
изводственного процесса является разработка и кого подхода необходимо обеспечить сокраще-
внедрение оптимальных критериев управления ние длительности выполнения процесса как за
счет механизации операции, так и за счет совершенствования технологических линий, в том числе путем определенного совмещения во времени технологических, перевозочных и перегрузочных операций. Синхронность операций транспортно-производственного процесса, отличающихся своей продолжительностью и неоднородностью, позволит обеспечить бесперебойную работу комбайнов и транспорта и, как следствие, минимизировать энергетические затраты [1-2,5,6].
Условия и методы исследования. При работе нескольких машин на каждой операции продолжительность цикла транспортно-произ-водственного процесса определяют групповые циклы [7]
Тц £цбгр + ^цтргр ^сгр. (!)
где Тц- время группового цикла, ч; £цбгр- время базового группового цикла, ч; £цтргр- время транспортного группового цикла, ч; тсгр - время совмещения элементарных групповых циклов, ч.
Наибольшее сокращение продолжительности транспортно-производственного процесса за счет максимального совмещения базового и транспортного циклов позволит значительно уменьшить энергетические затраты транспортных средств. Таким образом, удельный расход энергии при работе средств механизации на единицу перерабатываемого материала стремится к минимальному значению при условии
п ш
у у ^ min о тсгр ^ шах о Т,
¿ = 1 7 = 1
где K - число комбайнов, I - число автомобилей
i
^цбгр + У у ^цтргр ^сгр ^ min, fc=1 ¿=1
(2)
Исследуем пути снижения удельного расхода энергии транспортного средства, обслуживающего зерноуборочный комбайн при ритмичности транспортно-производственного процесса за счет синхронности операций, которая обуславливается согласованностью такта каждой операции расчетному такту процесса.
Учитывая работы [3,4], минимальный удельный расход энергии транспортного средства при обслуживании комбайнов с учетом эксплуатационных показателей и времени транспортного цикла определяется выражением
_ + /ш) • ^ ' ^е • ^ге • РНу • 1цтр ■ Зж ■ Тн • Ну • t^p™ 2Еа • ^е • ^ге • Ну • ^цтр .
Еп =-———--1--—--1--—--> mm, (3)
50qyTH
qyTH
qyTH
где /ге - расстояние груженой ездки длина, км; Ну - урожайности убираемой культуры, ц/га; Тн- времени пребывания в наряде, ч; ^ - грузоподъемность транспортного средства, т; у - коэффициент использования грузоподъемности
Результаты исследований. Для определения эффективности использования транспортных средств в хозяйствах Амурской области проведена энергетическая оценка транспортных работ в зависимости от протяженности груженой ездки до пункта выгрузки при многопозиционном уборочно-транспортном процессе.
При организации многопозиционного од-нопоточного с одноразовой разгрузкой бункера комбайна в каждый автомобиль уборочно-транспортного процесса, учитывая формулу (1), продолжительность цикла определяется выражением
т = t 4- t
ц цбгр цтр
сгр
(4)
время транспортного группового цикла
t,
цтргр
^^пеР^^, (5)
где £пер - время переездов транспортного средства при обслуживании комбайнов, ч; £р -время разгрузки транспортного средства, ч; Жб - производительность выгрузочного транспортера бункера, т/ч; £буб - фактическая грузоподъемность бункера комбайна, т; К - количество транспортных средств, ед.
Таким образом, подставляя выражение из равенства (5) в формулу (3), определяем минимальное значение удельного расхода энергии при работе автомобиля на единицу перевози-
Еп =
От + /т) • G
I •
ге
мого груза при многопозиционном однопоточ-ном транспортно-производственном процессе, с одноразовой выгрузкой бункера комбайна в каждый автомобиль
50
+ Пч ■ а„
■ Тн + Еа
■ L • Z ) ■ Н,
КЕбУб
+ (К- 1)^пер + ^Р
qYTH
-> mm;
(6)
при условии
Т =г, +t — х ,
ц цбгр цтргр сгр '
(8)
£ — £ я ^тах
цтргр цб
ебуб — qy ^ тт
(7)
При организации многопозиционного многопоточного транспортно- производственного процесса, с одноразовой выгрузкой бункера комбайна в каждый автомобиль время цикла составляет
Еп _ (----+ Пч
50
при условии
£ — ^ тах;
цтр цб
— £б 1б ^ тах.
(12)
Для хозяйств Амурской области в большинстве случаев уборочно-транспортный процесс при обслуживании базовых машин транспортными средствами является многопозиционным однопоточным, с одноразовой разгрузкой бункера комбайна в автомобили ЗИЛ-ММЗ-554 или ГАЗ-5312. При обслуживании комбайнов КЗС-812С (Палессе - 08812), КЗС-1218-40 (Палессе - 0812), КЗС-10К (Палессе -0810) автомобилями КамАЗ-45143 или КамАЗ-45143 с прицепом НЕФАЗ 8560-02 приводит к
время выполнения транспортных работ
¿цтргр К
£б Уб
V К
+ г„
— г +
пер
рут
р
(9)
Учитывая формулы (3) и (9), удельные энергетические затраты транспортных средств являются минимальными
Тн + Еа-1-71
Н„
-г
1пер +рут+1р
qyТн
^ тт;
(10)
увеличению времени транспортного цикла за счет многоразовой разгрузки бункера комбайна. Применение многопозиционного многопоточного цикла, с многоразовой выгрузкой бункера комбайна в автомобили КамАЗ-45143, КамАЗ-45143 с прицепом НЕФАЗ 8560-02 позволяет значительно сократить удельные энергетические затраты для рассматриваемых схем транспортно-производственного процесса за счет уменьшения времени простоя автомобилей. На основании полученных экспериментальных данных проведены расчеты по определению влияния длины груженой ездки до пункта разгрузки на полные удельные энергетические затраты транспортных средств для рассматриваемых процессов (рис.1).
б
30
я 2
20
/ / >/ / / • /
* * * *
10
-КачА 3-45143
••• Ка.иАЗ-45143 с прицепом НЕФАЗ 8560-02 -- ЗИЛ-ММЗ-554 --ГАЗ-5312
15 20
/ге. км
Рис. 1. Закономерности изменения удельных энергетических затрат автомобилей
от длины груженой ездки.
Энергетические затраты автомобилей ЗИЛ-ММЗ-554 и ГАЗ-5312 на единицу перевозимого сельскохозяйственного груза с увеличением длины груженой ездки до элеватора возрастают по экспоненциальным зависимостям и
совпадают на расстоянии до 10 км, при дальнейшем увеличении длины груженой ездки до 20 км отличаются на 2,6 МДж/ткм. Использование на транспортных работах большегрузных транспортных средств в многопозиционном
многопоточном цикле позволяет значительно уменьшить энергозатраты. Увеличение длины груженой ездки до 20 км приводит к сокращению удельных энергетических затрат в 1,36 раза и в 2,14 раза для автомобилей КамАЗ-45143 и автомобилей КамАЗ-45143 с прицепом НЕФАЗ 8560-02 соответственно по сравнению с энергетическими затратами автомобилей ЗИЛ-ММЗ-554 и ГАЗ-5312.
Вывод. Таким образов, снижение энергетических затрат транспортно- производственного процесса происходит в случае наибольшего сокращения длительности процесса за
счет максимального совмещения базового и транспортного циклов. При полном совмещении одного из циклов длительность процесса может быть сокращена за счет рационального использования транспортных средств при обслуживании уборочных агрегатов.
Внедрение разработанных рекомендации с учетом моделирования грузопотоков дает возможность уменьшить энергетические затраты при транспортировке сельскохозяйственных грузов с учетом размещения пунктов хранения, с которыми эти грузопотоки связаны.
Список литературы
1. Алдошин, Н.В. Оптимизация транспортных процессов. Учебное пособие / Н.В. Алдошин, Р.В. Егоров. - Москва: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2011. - 40 с.
2. Алдошин, Н.В. Повышение производительности при перевозке сельскохозяйственных грузов / Н.В. Алдошин, А.С. Пехутов / Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2012. - № 4. - С. 26-27.
3. Гоберман, В.А. Автомобильный транспорт в сельскохозяйственном производстве: Эффективность и качество работы, оценка и разработка организационно-технических решений / В.А. Гоберман. - Москва : Транспорт, 1986. - 287 с.
4. Кузнецов, Е.Е. Повышение эффективности функционирования мобильных энергетических средств в условиях Амурской области / Е.Е. Кузнецов, З.Ф. Кривуца, С.Н. Марков, А.С. Вторников// Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо», - 2019. - № 2.- 0,66 п.л. -URL:http://agroecoiпfo.mrod.rWjourпal/STATYI/2019/2/st_209.doc.(дата обращения:20.11.2020).
5. Щитов, С.В. Повышение эффективности перевозки сельскохозяйственных грузов / С.В. Щитов, З.Ф. Кривуца // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 2. - С. 26-28.
6. Щитов, С.В. Повышение производительности автопоездов с прицепными системами в транспортно-тех-нологическом обеспечении АПК / С.В. Щитов, З.Ф. Кривуца, Е.В. Панова // Научное обозрение. - 2014. - №7. -С. 469-474.
7. Щитов, С.В. Влияние транспортно-технологического обеспечения на формирование машинно-тракторного парка хозяйств/ С.В. Щитов, З.Ф. Кривуца, Н.Ф. Двойнова, Е.В.Попова, А.В. Сахненко // Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо». - 2016. - №4. - URL : http://agroecoinfo. narod.ru/j ournal/STATYI/2016/4/st 441.doc.(дата обращения:15.11.2020).
8. Щитов, С.В. Влияние скорости движения автомобиля на эффективность его эксплуатации/ С.В. Щитов, З.Ф. Кривуца, Е.Е. Кузнецов, В.Г. Евдокимов, С.А. Иванов// Дальневосточный аграрный вестник. - 2020. - № 1 (53). - С. 104-111.) -URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_42735408_75461709.pdf.(дата обращения: 10.11.2020).
Reference
1. Aldoshin, N.V., Egorov, R.V. Optimizatsiya transportnykh protsessov. Uchebnoe posobie (Optimization of Transport Processes. Textbook), Moskva, FGBOU VPO MGAU, 2011, 40 p.
2. Aldoshin, N.V., Pekhutov, A.S. Povyshenie proizvoditel'nosti pri perevozke sel'skokhozyaistvennykh gruzov (Enhancement of Productivity of Agricultural Goods Transportation), Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo kho-zyaistva, 2012, No 4, PP. 26-27.
3. Goberman, V.A. Avtomobil'nyi transport v sel'skokhozyaistvennom proizvodstve: Effektivnost' i kachestvo raboty, otsenka i razrabotka organizatsionno-tekhnicheskikh reshenii (Road Transport in Agricultural Production: Efficiency and Quality of Work, Assessment and Development of Organizational and Technical Solutions), Moskva, Transport, 1986, 287 p.
4. Kuznetsov, E.E., Krivutsa, Z.F., Markov, S.N., Vtornikov, A.S. Povyshenie effektivnosti funktsionirovaniya mobil'nykh energeticheskikh sredstv v usloviyakh Amurskoi oblasti (Improving the Efficiency of Mobile Energy Units in the Amur Region), Elektronnyi nauchno-proizvodstvennyi zhurnal «AgroEkoInfo», 2019, No 2, 0,66 p.l., URL: http://agroecoinfo.narod.ru/j ournal/STATYI/2019/2/st_209. doc. (data obrashcheniya:20.11.2020).
5. Shchitov, S.V., Krivutsa, Z.F. Povyshenie effektivnosti perevozki sel'skokhozyaistvennykh gruzov (Enhancement of Efficiency of Agricultural Goods Transportation), Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva, 2011, No 2, PP. 26-28.
6. Shchitov, S.V., Krivutsa, Z.F., Panova, E.V. Povyshenie proizvoditel'nosti avtopoezdov s pritsepnymi siste-mami v transportno-tekhnologicheskom obespechenii APK (Improving the Performance of Road Trains with Trailer Systems in the Transport and Technological Support of the Agro-Industrial Complex), Nauchnoe obozrenie, 2014, No 7, Pp. 469-474.
7. Shchitov, S.V., Krivutsa, Z.F., Dvoinova, N.F., Popova E.V., Sakhnenko A.V.Vliyanie transportno-tekhnolog-icheskogo obespecheniya na formirovanie mashinno-traktornogo parka khozyaistv (Influence of Transport and Technological Support on the Formation of the Machine and Tractor Fleet of Farms), Elektronnyi nauchno-proizvodstvennyi zhurnal «AgroEkoInfo», 2016, No 4, URL :http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/4/st441.doc.(data obrash-cheniya:15.11.2020).
8. Shchitov, S.V., Krivutsa, Z.F., Kuznetsov, E.E., Evdokimov,V.G., Ivanov, S.A.Vliyanie skorosti dvizheniya avtomobilya na effektivnost' ego ekspluatatsii (Influence of Vehicle Speed on the Efficiency of Its Operation), Dal'nevos-tochnyi agrarnyi vestnik, 2020, No 1 (53), PP.104-111),URL: https://www.elibrary.ru/download/eli-brary_42735408_75461709.pdf.(data obrashcheniya: 10.11.2020).
Информация об авторах
Щитов Сергей Васильевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры ТЭС и МАПК; ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ; ул. Политехническая, 86, г.Благовещенск, Амурская область, Россия; e-mal: shitov.sv1955@mail.ru;
Кривуца Зоя Фёдоровна, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой физики и информатики; ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ; ул. Политехническая, 86, г.Благовещенск, Амурская область, Россия; e-mail: zfk20091@rambler.ru;
Кузнецов Евгений Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент, доцент кафедры эксплуатации и ремонта транспортно-технологических машин и комплексов; ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ; ул. Политехническая, 86, г.Благовещенск, Амурская область, Россия; e-mail: ji.tor@mail.ru;
Евдокимов Вячеслав Генаэльевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры общетехнических дисциплин Дальневосточное высшее общевойсковое командное Краснознамённое, ордена Жукова училище имени Маршала Советского Союза К. К. Рокоссовского МО РФ; ул. Ленина, 158, г. Благовещенск, Амурская область, Россия; e-mail: evdokimov.dvvku@mail.ru;
Щегорец Ольга Викторовна, д-р с.-х. наук, профессор, профессор кафедры земледелия и растениеводства, ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ; ул. Политехническая, 86, г.Благовещенск, Амурская область, Россия;
Курков Юрий Борисович, д-р техн. наук, профессор кафедры техносферной безопасности и при-родообустройства, ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ; ул. Политехническая, 86, г.Благовещенск, Амурская область, Россия; e-mail: kurkov1@mail.ru;
Двойнова Наталья Федоровна, канд. с.-х. наук. доцент кафедры безопасности жизнедеятельности, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВО СахГУ, г. Южно-Сахалинск, Сахалинская область, Россия; e-mail: dnfsach@yandex.ru.
Information about the authors
Sergey V. Shchitov, Doctor of Technical Science, Professor; Far Eastern State Agrarian University; 86, Politekhnicheskaya str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia; e-mail: shitov.sv1955@mail.ru;
Zoya F. Krivutsa, Doctor of Technical Science, Professor; Far Eastern State Agrarian University; 86, Politekhnicheskaya str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia; e-mail: zfk20091@rambler.ru;
Evgeny E. Kuznetsov, Doctor of Technical Science, Associate Professor; Far Eastern State Agrarian University; 86, Politekhnicheskaya str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia; e-mail: ji.tor@mail.ru;
Vacheslav E. Evdokimov, Doctor of Technical Science, Professor; The Marshal of the Soviet Union K. K. Rokossovsky Far Eastern Higher Combined Arms Command School of the Russian Armed Forces; 158, Lenina str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia; e-mail: evdokimov.dvvku@mail.ru;
Olga V. Shchegorets, Doctor of Agricultural Science, Professor; Far Eastern State Agrarian University; 86, Politekhnicheskaya str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia;
Yurii B. Kurkov, Doctor of Technical Science, Professor; Far Eastern State Agrarian University; 86, Politekhnicheskaya str., Blagoveshchensk, Amur region, Russia; e-mail: kurkov1@mail.ru;
Natalya F. Dvoinova, Candidate of Agriculture Science, Associate Professor; Sakhalin State University, Yuzhno-Sakhalinsk, Sakhalin Region, Russia; e-mail: dnfsach@yandex.ru.
