CC BY
36
ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЯГОВЫХ АГРЕГАТОВ
' ‘г
B.C. Красовских, Е.В. Красовских, Д.В. Синогейкин
.,1*
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 административно-хозяйственного подразделения могут быть приняты следующие показатели: сменная производительность агрегата М(}¥см), расход топлива на единицу обработанной площади А/(^), прямые м(зэ)
и приведенные м(Зпр) затраты средств на единицу обработанной площади, а также затраты с учетом стоимости потерь урожая в результате уплотняющего воздействия движителя трактора на почву )>
удельные энергозатраты рабочего м(ар) и холостого М(ахх ) ходов агрегата, затраты труда м(Зт), 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 ЫЕИ, эксплуатационного веса трактора в (эксплуатационной массы тэ), максимальной загрузки трактора по тяге для группы полей ЛРгтх, числа и структуры ряда передач трансмиссии, типа движителя, энергоемкости технологического процесса м{кУа^п),
а также параметров, характеризующих непостоянство тягового сопротивления агрегата М(упр\ м{ЕУат1П \ угп И диапазона рабочих скоростей движения по агротехническим требованиям от УапАп до Гатах.
Все это дает основание считать, что при оптимизации состава и режима работы тяговых агрегатов на базе серийно выпускаемых машин к основным управляющим воздействиям и) в системе "почва - с.-х.
машина - движитель - трансмиссия - 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 111 следует использовать номинальную силу тяги Рн и номинальную скорость движения трактора Уи, так как 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 грактора, эксплуатационным весом и шириной захвата агрегата. Поэтому к основным управляющим воздействиям системы следует отнести также коэффициент использования сцепного веса трактора при номинальной силе тяги (рн и максимальную величину загрузки трактора по тяге ЯЯтах. ЛН не-
применение безразмерных параметров 9и и ^ртах позволит выявить основные закономерности, влияющие на эксплуатационные показатели МТА, не зависимо от тягового класса трактора.
За основу определения экономической оценки показателей машинно-тракторных 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:
Зэ^З + А + Рк + Рт + Т, (1)
где Зэ - прямые эксплуатационные затраты на отдельном поле;
3 - заработная плата обслуживающего персонала;
А - затраты на реновацию трактора Ат, с.-х. машины 4г.-л\ и сцепки Асц ;
Рк - затраты на капитальный ремонт;
Рт - затраты на текущий ремонт и планово-техническое обслуживание;
Т - затраты на топливо-смазочные материалы.
Заработная плата обслуживающего персонала:
2 = г** * побгоб
„ Гш
где гт, гов - часовая тарифная ставка оплаты труда соответственно тракториста-машиниста и обслуживающего персонала с учетом надбавки за стаж, квалификации и начислений;
п0Б - число обслуживающего персонала;
Щ.м - математическое ожидание производительности агрегата за час эксплуатационного (сменного времени):
Щн-Гга,, 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]:
К,Г-. Тш =--------Ь =- , (2)
см 1 + 0,36 -Вр Ут,
где г0, г, - аппроксимирующие коэффициенты функции коэффициента использования времени смены.
Затраты на реновацию агрегата:
где Бту Бм, Бсц - соответственно балансовая стоимость трактора, с.-х. машины и сцепки;
ат, ам, асц - норма отчисления на
реновацию соответственно трактора, с.-х. машины и сцепки;
^Зт^ЗМ Т ЗСЦ - нормативная зональная
загрузка, час.
При прогнозировании параметров машинно-тракторных агрегатов балансовая стоимость трактора в расчетах определялась в зависимости от максимальной мощности двигателя ІЇЕИ и веса трактора по выражению [9]:
Бт = о0 + + о 2(3 > (4)
где а0, а2 - коэффициенты аппроксимирующей функции балансовой стоимости трактора. . пл
Стоимость машины-орудия и сцепки определялись от ширины захвата агрегата по формулам:
Бм ~ аЪ + аА^ + а5^2 "■> °
Бец ~ 5
где я3, а4, а5, ас - коэффициенты аппроксимирующей функции балансовой стоимости машины-орудия и сцепки.
Затраты на капитальный, текущий ремонт и планово-техническое обслуживание определялись по формулам:
£*(Лш +Ятт)
р. =
М СМ ' Т Зт
р _ Бм •
М -
Рсц-
Мсм 'Т3т
Бсц ’ ^тСЦ ^ СМ ' Тзсц
ШЖ
' ''Т
Б а Биаи
А _ т т ^________М М
Бсцасц
где Рл% Рм, Рсц - затраты на капитальный, текущий ремонт и плановотехническое обслуживание соответственно трактора, машины-орудия и сцепки;
ЯКт - коэффициенты отчислений на капитальный ремонт трактора;
*„»> л-сц - коэффициенты
отчислений на текущий ремонт и плановотехническое обслуживание трактора» машины-орудия и сцепки.
IV -Т ]¥ Т IV Т
гу С.Н 1 зм п СМ 1 ЗМ гг СМ 1 ЗСЦ
Затраты на топливно-смазочные мате риалы определялись по формуле:
ОтЦтШ
W,
(9)
см
где СТ - математическое ожидание расхода топлива за час сменного времени на отдельном поле;
ЦтШ - комплексная цена топливносмазочных 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:
(?/• = 10 gFH NЕИ [ДстГСМ + ¿,утз?х + А0ТаГс +
А-отггт +
], (10)
где gEH - номинальный удельный расход топлива двигателем, г/э * кВт • ч;
Л0 - коэффициенты использования номинального расхода топлива соответственно на рабочем ходу трактора Аст, заездах агрегата Лстз, транспортных переездах агрегата АСТа, холостом ходу трактора Лсп, холостом режиме работы двигателя
^СТ8 »
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:
GT ~ GXX ^ (GH &XX )■
К7,
KHZ
(И)
где РК2, Ркиг - соответственно касательная сила тяги трактора на холостом ходу, при заездах и холостых переездах агрегата и касательная сила тяги при номинальной загрузке двигателя на г-й передаче.
Если принять скорость движения трактора на г-н передаче постоянной при работе двигателя с недогрузкой и номинальном режиме, то после преобразования уравнения (11) получим:
GT=G„+(G„-G„) Р«'Ъ. , (12)
4uJ1eN*
где V3 - средняя скорость заездов и переездов агрегата с поляка поле.
Значение касательной силы тяги определим по уравнению: . .
РKZ = fG + /М GМ + fСЦ @СЦ > (13)
гДе Îm> fcv ~ соответственно коэффициенты сопротивления качению с.-х. машины и сцепки;
GM, Gca ~ соответственно вес машины и сцепки. л’ ъи
При прогнозировании параметров и режимов работы агрегатов вес машины и сцепки определим по соотношениям:
G
G:
МБ
М
К
Г _ таи; СГСц -
пмВ;
*МБ
Go
пмВ
(14)
(15)
т» Вмв
где G
вой машины
В си.в
вес и ширина захвата базо-
вес и ширина захвата
базовой сцепки;
пм - число машин, орудий в агрегате. Расход топлива на единицу обработанной площади:
Gcn.n> ВС1л б
W,
(16)
см
Удельные капиталовложения на единицу наработки:
К уд ~
1
м
+
СЦ
(17)
СМ ЗТ 1 ЗМ 1 З.СЦ )
Приведенные затраты в рублях на единицу наработки:
3Пр - Зэ + &нКу$^ (18)
где Еи - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
Стоимость потерь урожая в результате уплотняющего воздействия движителями трактора почвы на единицу обработанной площади определим по формуле:
Зу = ЦУПУ 5а, (19)
Вр
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:
ве=-=
(20)
и, подставив в выражение (5.19), после его преобразования, получим:
Зу — ЦУПУВ&
(21)
где КУапЛя - удельное сопротивление почвы, соответствующее минимальной скорости движения агрегата по агротехническим требованиям Уат^.
Если учесть, что
получим:
(22)
Зу — ЦуПуВвс;
<р
где Кво - удельная ширина опорной части
движителя трактора, м/кН.
При сопоставлении конструктивных параметров тракторов общего назначения установлено, что значение Увс определяется в основном типом ходовой части трактора, а его величину при прогнозировании параметров можно принять равной:
- для гусеничного трактора:
Кк = 0,0135; (23)
- для колесного трактора с формулой
колес 4К4’
^=0,011,
(24)
Отрицательное влияние уплотняющего воздействия ходовых систем тракторов на урожайность (%) определим по формуле [6]:
Г = 100-л(гу-[с/]), (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;
[V] - допустимое значение показателя
и-,
. и = й)ВЯ1дтаУ{1 + ЛПпЛО, (26)
где со - коэффициент, зависящий от размера и формы опорной поверхности движителя [6];
ЧпахУ ~ наибольшее значение эпюры контактных напряжений почвы под движителем при движении трактора;
X - коэффициент интенсивности накопления необратимой деформации почвы при повторных нагружениях;
In/V- десятичный логарифм числа повторных проходов движителем по одному следу;
X = tgp(p,-p,), (27)
где р - угол наклона линейной функции Р = /(ЬЛГ);
pi9 р0 - соответственно плотность
почвы после однократного ее нагружения и без прохода движителя (исходная).
Затраты энергии на единицу обработанной площади:
А~ АТ + Agçfj, (28)
где Ат - затраты энергии на единицу обработанной площади при выполнении непосредственно технологической операции:
А; = (29)
ЧшЧ/ЧР
где Авсп - затраты энергии на единицу обработанной площади при выполнении вспомогательных операций:
К П£Г + [Г3 * fcq G си 'У < \‘Пш! ’
кп ” W*cu
(30)
где КПЕР - энергетический эквивалент кг
топлива в кДж.
Удельная металлоемкость технологического процесса за час сменного времени: (G / Ккэ + Gu + Ga{ )
г”------------Ж, • ‘ *
где Кэ - коэффициент, характеризующий соотношение между конструктивной тк и эксплуатационной тэ массой трактора; g - ускорение силы тяжести.
Годовой экономический эффект от эксплуатации новой машины Эг в рублях определяют по формуле:
ЭГ = В3{ПК + ПН+Э), (32)
где ПБ, IIи - 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 (Эс с ) в рублях определяют по формуле:
где ан - коэффициент отчислений на реновацию новой машины;
н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
¿V -г Степень изменения затрат при эксплуатации новой машины в сравнении с базовой (С) в процентах определяют по формуле:
С = jgZ.jIa.ioo, (34)
^ГБ
где 3\ъ, З'ги - годовые затраты (затраты труда, прямые эксплуатационные издержки, капитальные вложения, приведенные затраты) соответственно по базовой и новой машине, рассчитаны на годовой объем работы новой машины, чел.-час, руб.
Библиографический СПИСОК
1. ГОСТ 18509-88. Техника сельскохозяйственная. Основные положения и показатели экономической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 1988. -Юс.
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... докт. техн. наук. - М., 1987. - 500 с.
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., Скойбеда 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., Ляско
М.И. Ходовая система - почва-урожай. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с. &лГ-'.
7. Методические рекомендации по технико-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.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЛУЖНЫХ КОРПУСОВ
В.М. Щербаков
Основная цель механической обработки почвы - создание наиболее благоприятных условий для роста и развития культурных растений и повышение ее плодородия. В условиях нашей страны в качестве машин для обработки почвы находят применение лемешно-отвальные плуги, плоскорезы, тяжелые бороны, фрезы. В настоящее время наибольшее распространение находят лемешно-отвальные плуги,
они обрабатывают свыше 70% пахотных земель. Важнейшим достоинством отвальной вспашки является глубокая заделка органических удобрений и растительных остатков, эффективная борьба с сорняками, достаточно хорошее рыхление почвы.
В настоящее время плуги и в целом лемешно-отвальные поверхности рассмотрены практически со всех сторон, и в конструкторских бюро накоплено множество
