CC BY
30
Вестник Алтайского государственного аграрного университета №1 2003 г. B.C. Красовских, Е.В. Красовскш, Д.В. Сииогейкин
ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ТЯГОВЫХ АГРЕГАТОВ
При выборе параметров и режимов работы агрегата следует отдавать предпочтение тем нагрузочным и скоростным режимам работы, при которых достигается наилучшее качество технологического процесса, наивысшая производительность и наименьшие затраты средств, Это будет способствовать снижению непроизводительных затрат энергии на обработку почвы, сохранению ее плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
В качестве основных критериев оптимизации параметров и режимов работы тяговых агрегатов на группе полей почвенно-климатической зоны или админи-стративно-хозяйственногоподразделения могут быть приняты следующие показатели: сменная производительность агрегата М(ШСЦ), расход топлива на единицу обработанной площади М^г), прямые ^ ^ ) и приведенные М (^р) затраты средств на единицу обработанной площади, а также затраты с учетом стоимости потерь урожая в результате уплотняющего воздействия
м(зг)
движителя трактора на почву \ 2, /, удельные энергозатраты рабочего М (/V ) и холостого ходов агрегата, затраты
труда мШ , удельная материалоемкость технологического процесса обработки почвы М (м), а также комплексный критерий оптимизации [3, 5].
На основании проведенных исследований установлено, что энергетические и технико-экономические показатели тяговых агрегатов в основном зависят от номинальной мощности двигателя Тч[ЕН, эксплуатационного веса трактора С (эксплуатационной массы тэ), максимальной загрузки трактора по тяге для группы полей ^Ртах, числа и структуры ряда передач трансмиссии, типа движителя, энергоемкости технологического
процесса также параметров,
характеризующих непостоянство тягового сопротивления агрегата М(уир), угп
и диапазона рабочих скоростей движения по агротехническим требованиям от V .
г г агтпп
до У,тах. Все это дает основание считать, что при оптимизации состава и режима работы тяговых агрегатов на базе серийно выпускаемых машин к основным управляющим воздействиям Ц в системе “почва-с.-х. машина-движитель-трансмис-сия-двигатель” следует отнести ширину захвата агрегата, выбор рабочей передачи и режимы работы двигателя.
При прогнозировании параметров и режимов работы агрегатов в качестве основных управляющих воздействий и. следует использовать номинальную силу тяги Рн и номинальную скорость движения трактора У}{, т.к. эти параметры являются определяющими в выборе номинальной мощности двигателя и эксплуатационной массы трактора.
Существенное влияние на эффективность использования агрегата оказывает рациональное соотношение между номинальной силой тяги трактора, эксплуатационным весом и шириной захвата агрегата. Поэтому к основным управляющим воздействиям системы следует отнести также коэффициент использования сцепного веса трактора при номинальной силе тяги фн и максимальную величину загрузки трактора по тяге ^тах.
Применение безразмерных параметров фн и ХРтах позволит выявить основные закономерности, влияющие на эксплуатационные показатели МТА, независимо от тягового класса трактора.
За основу определения экономической оценки показателей машинно-трактор-ных агрегатов приняты методы, разработанные на основании ГОСТа 23728-88, ГОСТа 23729-88, ГОСТа 23730-88 [1, 2] и рекомендаций [7, 8]. - . •
Прямые эксплуатационные затраты в рублях на гектар:
З3 — 3 + А + Р £ + Рт +Т /1ч
к ' (1)
где З3 - прямые эксплуатационные затраты на отдельном поле;
3 - заработная плата обслуживающего персонала;
А - затраты на реновацию трактора Ар с.-х. машины Ас х и сцепки Аг,ц;
Рк - затраты на капитальный ремонт;
Рт - затраты на текущий ремонт и планово-техническое обслуживание;
-1 Т - затраты на топливо-смазочные материалы.
Заработная плата обслуживающего персонала
3 __ гт + п0Бг0Б
>ч \ ,
г где гт, гОБ - часовая тарифная ставка оплаты труда соответственно трактори-ста-машиниста и обслуживающего персонала с учетом надбавки за стаж, квалификации и начислений;
пОБ - число обслуживающего персонала;
\¥см - математическое ожидание производительности агрегата за час эксплуатационного (сменного времени):
^см “ ’
где тсм - коэффициент использования сменного времени.
На величину коэффициента использования времени смены оказывают влияние организационные и технологические особенности, размер и конфигурация полей, взаимное их расположение и другие факторы. В теоретических исследованиях коэффициент использования времени-смены определялся по выражению [4]:
^СМ “
1+0,36^^% ’ (2)
где т0,т1 - аппроксимирующие коэффициенты функции коэффициента использования времени смены.
Затраты на реновацию агрегата:
— , Бм
бсц*сц
ш... -Т
її' -Т
пСМ 1 ЗСЦ
где Бт, Бм, Бсц - соответственно балан-
совая стоимость трактора, с.-х. машины и сцепки;
ат, ам, асц - норма отчисления на реновацию соответственно трактора, с.-х. машины и сцепки;
ТзАзм’Тзсц - нормативная зональная загрузка, час.
При прогнозировании параметров машинно-тракторных агрегатов балансовая стоимость трактора в расчетах определялась в зависимости от его максимальной мощности двигателя 1ЧТШ и веса трактора по выражению [9]:
БТ =ао +Э|^ЕН +а2<5, (4)
где а0, а1, а2 - коэффициенты аппроксимирующей функции балансовой стоимости трактора.
Стоимость машины-орудия и сцепки определялись от ширины захвата агрегата по формулам:
Бм =а3 + а<1В + э,В2;
Бсц = ,
(5)
где а3, а4, а5, ас - коэффициенты аппроксимирующей функции балансовой стоимости машины-орудия и сцепки.
Затраты на капитальный, текущий ремонт и планово-техническое обслуживание определялись по формулам:
БЛКт + >и.
р =
т
Мсм' Т 3т
р _ БМ ' ^ТМ
1 \А “
м
СП
(6)
О)
(8)
где Р^ Рм, Рсц - затраты на капитальный, текущий ремонт и планово-техническое обслуживание соответственно трактора, машины-орудия и сцепки;
ККт - коэффициенты отчислений на капитальный ремонт трактора;
^ Кшсц - коэффициенты от-
числений на текущий ремонт и плано-во-техническое обслуживание трактора, машины-орудия и сцепки.
Затраты на топливо-смазочные материалы определялись по формуле:
(9)
Т* _ СТЦтСМ '~ '
; : где _ математическое ожидание расхода топлива за час сменного времени на отдельном поле;
ЦтСм “ комплексная цена топливо-сма-зочных материалов.
Количество израсходованного топлива за час сменного времени определялось с учетом расхода топлива на рабочем и холостом ходу трактора, заездах и транспортных переездах агрегата, холостом режиме работы двигателя при остановках агрегата:
(¿Т ~ Ю &ЕН^£Н Х
*; х[А?ггса/ + Л?пгз + Лтгвг« + Лз7т*г + ДзтЛ], (10)
где §ЕН - номинальный удельный расход топлива двигателем, г/э.кВт.ч;
V
° - коэффициенты использования номинального расхода топлива соответственно на рабочем ходу трактора ^от
(2.72), заездах агрегата транспортні
ных переездах агрегата СГа, холостом ходу трактора ^07Т, холостом режиме
X
работы двигателя С7Ъ ;
тх - соответственно коэффициенты использования сменного времени по элементам его затрат.
Заезды, холостые переезды агрегатов с поля на поле и холостые ходы трактора, как правило, выполняются при загрузке двигателя на регуляторной ветви характеристики. Тогда величину расхода топлива на этих операциях можно определить по формуле:
Ст? — + (ря
(И)
где РК2> Ркнг
соответственно касательная сила тяги трактора на холостом ходу, при заездах и холостых переездах агрегата и касательная сила тяги при номинальной загрузке двигателя на г-той передаче.
Если принять скорость движения трактора на 2-той передаче, постоянной
при работе двигателя с недогрузкой и номинальном режиме, то после преобразования уравнения (5.11) получим:
О,
(12)
где У3 - средняя скорость заездов и переездов агрегата с поля на поле.
Значение касательной силы тяги определим по уравнению:
^«^ + /„0* + /сц0си> (13)
где {и, Гсц - соответственно коэффициенты сопротивления качению с.-х. машины и сцепки;
См, Ссц - соответственно вес машины и сцепки.
При прогнозировании параметров и режимов работы агрегатов вес машины и сцепки определим по соотношениям:
Ом-^пмВ.
В
0СЦ =
МБ
а
СЦ.Б
В
СЦ.6
(14)
(15)
где Смв, Вмв - вес и ширина захвата базовой машины:
Ссц б’ ®сцб " вес и ширина захвата базовой сцепки;
пм - число машин, орудий в агрегате. Расход топлива на единицу обработанной площади:
(16)
'М
Удельные капиталовложения на единицу наработки
КуП =
1
/Бт.
см ^зт
• +
'си
зм
(17)
Приведенные затраты в рублях на единицу наработки
^пр = З3 + Ен КУ8 5 (18)
где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
Стоимость потерь урожая в результате уплотняющего воздействия движителями трактора почвы на единицу обработанной площади определим по формуле:
3, — Цу Пу
ГО ЯЬШй
где Цу Пу- соответственно стоимость одного центнера возделываемой культуры и потеря урожая в центнерах на единицу площади, уплотненной движителем.
Выразим рабочую ширину захвата агрегата через среднее приведенное удельное тяговое сопротивление Рпр на отдельном поле, по формуле:
Р,
Кг
Famin
ПР
(20)
и, подставив в выражение (5Д9), после его преобразования получим:
% = ЦуПуВ
¡с
К Уд min + £Va ШІП Упр )}
.(21)
где »Ч’йгЫп ~ удельное СОПрОТИВЛеНИе почвы соответствующее минимальной скорости движения агрегата по агротехническим требованиям, V . .
■г а пип
Если учесть, что
получим Зу — ЦуПуВ
У BG
X
к
Vamm
X
Уатт
(у2-уЦ
<Р
(22)
где Квс - удельная ширина опорной части движителя трактора, м/кН.
При сопоставлении конструктивных параметров тракторов общего назначения установлено, что значение Уво определяется в основном типом ходовой части трактора, а его величину при прогнозировании параметров можно принять равной:
- для гусеничного трактора
Квс=0,0135 (23)
- для колесного трактора с формулой колес 4x4
Квс= 0,011. (24)
Отрицательное влияние уплотняющего воздействия ходовых систем тракторов на урожайность (%) определим по формуле [6].
Г = 100-Л(£/-!/])_ (25)
где А - коэффициент пропорциональности, зависящий от высеваемой культуры, свойств почвы, погодно-климатических условий и т.п.;
и - показатель, характеризующий уплотняющее воздействие на почву движителя трактора;
;' [II] - допустимое значение показателя
и
и = соВвВдтах у(1 + Х 1п Л?), (26)
где ш - коэффициент, зависящий от размера и формы опорной поверхности движителя [6];
а - наибольшее значение эпюры контактных напряжений почвы под движителем при движении трактора;
X - коэффициент интенсивности накопления необратимой деформации почвы при повторных нагружениях;
1пЫ - десятичный логарифм числа повторных проходов движителем по одному следу;
* = #Р(Р,-Ро), (27)
где {3 - угол наклона линейной функ-
ЦИИР=/М);
р., р0 - соответственно плотность почвы после однократного ее нагружения и без прохода движителя (исходная). •
Затраты энергии на единицу обработанной площади
А — АТ 4- А
всп
(28)
где Ат - затраты энергии на единицу обработанной площади при выполнении непосредственно технологической операции: __ ^
GcpV ____ j)
’ ' (29)
Авсп ~ затраты энергии на единицу обработанной площади при выполнении вспомогательных операций:
А j —
tö^xsSeh^ЕН^-ПЕР +
А
Лхт
Лвсл
(30)
Гг.
см
(31)
где КПЕР - энергетический эквивалент кг топлива в кДж.
Удельная металлоемкость технологического процесса за час сменного времени:
+ом + оси)
V
где - коэффициент, характеризующий соотношение между конструктивной Тк и эксплуатационной тэ массой трактора;
§ - ускорение силы тяжести.
Годовой экономический эффект от эксплуатации новой машины Эг в рублях определяют по формуле:
Зг = В3(ПБ + Пн + Э), (32)
где ПБ> Пн - приведенные затраты на единицу наработки по базовой и новой машине, руб/га;
Э - экономический эффект от высвобождения рабочей силы, достигнутых условий труда, от изменения количества и качества продукции на единицу наработки;
В3 - годовая наработка новой машины в условиях данной природно-климатической зоны, га/год.
Экономический эффект от производства и использования за срок службы новой машины (Эсс) в рублях определяют по формуле:
Qu + Ei
(33)
где ан - коэффициент отчислений на реновацию новой машины;
Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
?/ Степень изменения затрат при эксплуатации новой машины в сравнении с базовой (С) в процентах определяют по формуле:
3' - 3'
С — —^— гн. # 100
3'
wr
ГБ
(34)
где 3'ГБ, З'гн - годовые затраты (затраты труда, прямые эксплуатационные издерж-
ки, капитальные вложения, приведенные затраты) соответственно по базовой и новой машине, рассчитаны на годовой объем работы новой машины, чел.час., руб.
Литература
1. ГОСТ 18509-88. Техника сельскохозяйственная. Основные положения и показатели экономической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 10 с.
2. ГОСТ 18509-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин. - М.: Изд-во стандартов, 1988.-10 с.
3. Зангиев A.A. Оптимизация состава и режимов работы машинно-тракторных агрегатов по критериям ресурсосбережения: Дис... д-ра техн. наук. - М., 1987. ~500с.
4. Корсун H.A. Агрегатирование тракторов Т-150 и Т- 150К с сельскохозяйственными машинами. - М.: Машиностроение, 1975.-272 с.
5. Ксеневич И.Т., Пусков В.В., Ской-беда А.Т. О системном методе прогнозирования параметров с.-х. агрегатов // Тракторы и сельхозмашины. - 1979. - № 2.-С. 10-12.
6. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ля-ско М.И. Ходовая система - почва-урожай. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.
7. Методические рекомендации по тех-нико-экономическим расчетам для растениеводства нечерноземной зоны РСФСР / НИПТИМЭСХ НЗ. - Л., 1986. - 88 с.
8. Определение экономической эффективности использования в сельском хозяйстве капитальных вложений и новой техники / НИПТИМЭСХ НЗ. - Л, 1986. - 58 с.
9. Юшин A.A., Евтенко В.Г., Диденко Е.Д. Технико-экономическое обоснование целесообразности повышения энергонасыщенности тракторов класса 30 кН // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - Киев, 1981. - Вып. 50. - С. 16-20.
