CC BY
13
УДК 677.1/.2 DOI 10/26897/1728-7936-2018-1-48-51
АЛХАМАДАЛХАДЖДРАЙАБДУЛЛАТИФ, магистр1
E-mail: abd.drea3y@hotmail.com
МАЙСТРЕНКО НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, канд. техн. наук, доцент2
E-mail: nmaystr@mail.ru.
БАЛАБАНОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ, докт. техн. наук, профессор2
E-mail: vbalabanov@rgau-msha.ru
1 Университет Аль-Фурат; ул. жол Жамал, д. 55, г Дейр Эз Зор, Сирийская Арабская Республика
2 Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева; 127550, ул. Тимирязевская, 49, Москва, Российская Федерация
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА ПО УБОРКЕ ХЛОПКА В УСЛОВИЯХ СИРИЙСКОЙ АРАБСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
Приводятся результаты оптимизационных расчетов уборочно-транспортного комплекса по уборке хлопка в условиях Сирийской Арабской Республики. Определено, что в расчёте на 100 га, с учётом производительности применяемых комбайнов и установленных сроков уборки, требуется два хлопкоуборочных комбайна марки ХМП-1,8 (АО «Гомсельмаш», Республика Беларусь). При расстоянии транспортировки урожайной массы хлопка до места временного хранения, равном 0,5.. .1 км, соотношение технических средств составит 2:4 (на два комбайна приходится четыре тракторных транспортных средства: трактор А1-Рша1 Е470 мощностью 51,5 кВт (Сирийская Арабская Республика) с прицепом Palazoglu 12-4 (Турция). На плече перевозки 1,5.3 км соотношение составит 2:5, при 5 км - 2:6. При расстоянии перевозки 12 км соотношение комбайнов и транспортных средств 2:9. На расстояниях более 14 км график функциональной зависимости количества транспортных средств при фиксированном значении комбайнов по критерию оптимальности -минимум затрат от взаимного ожидания не имеет экстремума даже при соотношении 2:10 и принимает вид асимптоты. Для получения экстремума необходимо вводить дополнительные транспортные средства, что является нерациональным, или использовать другие, более производительные виды транспортных средств, например автомобили. Однако в большинстве провинций Сирийской Арабской Республики нет грузовых автомобилей повышенной проходимости, способных выезжать на вспаханные (обработанные) поля.
Ключевые слова: оптимизация, имитационное моделирование, хлопок, уборка, хлопкоуборочная машина, уборочно-транспортный комплекс, Сирийская Арабская Республика.
Введение. Значительный вклад в теоретическое и практическое развитие механизации уборки хлопка в бывшем Советском Союзе, а в настоящее время в странах Содружества Независимых Государств внесли следующие известные ученые: УК. Айтпенов, М. Ау-гамбаев, И.П. Великий, В.Р. Григорьянц, А. А. Дускулов, А. А. Каримов, В. А. Коростылев, С.П. Павлюченков, А. А. Ризаев, А.С. Садриддинов и многие другие [1-3, 8].
Основополагающий вклад в исследования по оптимизации состава и количества машинно-тракторных агрегатов и транспортно-технологических комплексов при выполнении различных технологических операций внесли: А. А. Зангиев, Н.М. Шаров, Ю.К. Киртбая, А.Н. Скороходов, А.Г. Левшин и ряд других ученых [4-7].
Применение средств механизации на уборке хлопка эффективно при поточной организации смежных операций. Две смежные операции одного потока можно рассматривать как систему массового об-
служивания, в которой агрегаты, выполняющие одну операцию, будут обслуживающими, а агрегаты, выполняющие вторую операцию - обслуживаемыми.
Сущствуют различные методы оптимизации при решении задач подобного уровня, например, использование уравнений вероятностей состояний системы - уравнения Колмогорова, применение цепей Маркова, использование теории графов, моделирование сложных систем методом статистических испытаний и другие.
Цель исследований - произвести расчет оптимального состава уборочно-транспортного комплекса по уборке хлопка в условиях Сирийской Арабской Республики.
Данные для расчета уборочно-транспортного комплекса. На основании проведенных литературно-патентных и маркетинговых исследований обслуживающим агрегатом выбрано транспортное средство - колесный трактор АЬБша Е470 мощно-
стью 51,5 кВт (сирийского производства) с прицепом Palazoglu 12-4 (Турция), а обслуживаемым агрегатом - хлопкоуборочная машина ХМП-1,8 производства АО «Гомсельмаш» (Республика Беларусь).
В связи со средней площадью полей в провинциях Сирии и для удобства формулирования рекомендаций производим расчёт на 100 га [1-3, 8].
Количество комбайнов определяем с учётом темпа выполнения механизированных работ по уборке хлопка. Суточный темп составит: 1 = Р/Дк = 10 га/сут. С учётом продолжительности времени смены Тсм = 10 ч и эксплуатационной производительности хлопкоуборочного комбайна W = 0,65 га/ч определяем суточную производительность одного комбайна Wсут = 6,5 га/сут. Разделив темп уборки на суточную производительность одного комбайна, получаем количество единиц технических средств для уборки хлопка в заданные сроки.
При формировании оптимального состава убо-рочно-транспортного комплекса нужно учитывать, что при увеличении плеча транспортировки необходимо вводить в отряд дополнительные транспортные средства [6].
Результаты и обсуждение. На основании проведенного расчета установлено, что уборочно-транс-портный отряд (транспортно-технологический комплекс) должен состоять из двух хлопкоуборочных машин ХМП-1,8 производства АО «Гомсельмаш» (Республика Беларусь) и трех транспортных средств, представленных в виде тракторного транспортного агрегата А1-Рига1 Е470 мощностью 51,5 кВт (сирийского производства) с прицепом Palazoglu 12-4 (Турция), выбранного с учетом того, что в большинстве случаев в Сирийской Арабской Республике нет грузовых автомобилей повышенной проходимости, способных выезжать на вспаханные (обработанные) поля.
Для определения оптимального соотношения обслуживаемых агрегатов (комбайнов) при установленном числе обслуживающих (три транспортных средства) в качестве критерия принимаем минимум приведенных затрат на выполнение единицы работы об, тС + иС„ служиваемых агрегатов по формуле с =-т-—,
^А1 - Кш)
где Ст, Сп - затраты за час работы соответственно обслуживаемых и обслуживающих агрегатов.
Рассмотрим пример определения оптимального состава уборочно-транспортного комплекса при удалении места временного хранения урожая хлопка на 5 км.
Среднее время наполнения бункера комбайна хлопком-сырцом при урожайности 45 ц/га - 20,7 мин. Выгрузка хлопка из бункера комбайна производится 5 мин. Среднее время оборота тракторного транспортного агрегата при отвозке хлопка до места временного хранения - 28,6 мин. Производительность комбайна при указанных условиях и автономной работе равна 2,9 т/ч, производительность транспортного средства 2,1 т/ч. Приведенные затраты за час работы комбайна составляют 8,6 тыс. руб./ч, тракторного транспортного средства - 1,2 тыс. руб./ч [7].
Методика расчета оптимальной структуры убо-рочно-транспортных, транспортно-посевных и других комплексов с вероятностной оценкой состояний взаимодействующих подсистем позволяет получить наибольшую эффективность их применения при поточной организации процессов [4]. Используя данную методику, определяем экстремум функциональной зависимости количества транспортных средств при фиксированном значении комбайнов по критерию оптимальности для различных сочетаний производственных и агро-ландшафтных условий в соответствии с рисунком.
Функциональная зависимость приведенных затрат на единицу производительности (С) от количества транспортных средств (п)
Результаты имитационного моделирования на плече транспортировки 5 км представлены в таблице. Строка, выделенная зеленым цветом, определяет оптимальный состав уборочно-транспортного комплекса.
Результаты имитационного моделирования
Расстояние транспортировки, км Количества транспортных средств п, ед. Количество обслуживаемых средств т, ед. Коэффициент простоя обслуживаемого звена, к„р Коэффициент простоя обслуживающего жена к'„р Приведенные затраты на единицу производительно сти С, тыс. руб./т
5 2 5 0,174 0,133 2,68
5 2 6 0,258 0,064 2,61
5 2 7 0,339 0,028 2,63
5 2 8 0,411 0,010 2,71
Выводы
1. На основании расчета установлено, что в зависимости от производственных и агроландшафтных условий состав уборочно-транспортного комплекса варьируется. В расчёте на 100 га с учётом производительности применяемых комбайнов и установленных сроков уборки требуется два комбайна. В результате имитационного моделирования определены оптимальные количественные составы уборочно-транспортного комплекса.
2. В результате транспортно-технологический комплекс сформирован из двух комбайнов и оптимального количества тракторов для транспортировки урожайной массы хлопка по критерию минимума простоя от взаимного ожидания технических средств.
3. При увеличении транспортного плеча для обеспечения оптимальности уборочно-транспортного комплекса количество (ТТС) возрастает при постоянном числе комбайнов, что логично и объясняется более продолжительным выполнением заявки обслуживающими средствами. Например, при расстоянии 0,5.1 км соотношение составит 2:4 (2 комбайна: 4 ТТС), 1,5.3 км - 2:5, на плече перевозки 5 км -2:6, при расстоянии 12 км соотношение комбайнов к ТТС составит 2:9, а на расстояниях более 14 км график функциональной зависимости количества транспортных средств при фиксированном значении комбайнов по критерию оптимальности - минимум затрат от взаимного ожидания не имеет экстремума даже при отношении 2:10 и принимает вид асимптоты. Для получения экстремума необходимо вводить дополнительные транспортные средства, что является нерациональным, или использовать другие, более производительные виды транспортных средств, например автомобили. Однако в большинстве провинций Сирийской Арабской Республики нет грузовых
автомобилей повышенной проходимости, способных выезжать на вспаханные (обработанные) поля.
Библиографический список
1. Аль-Аббас А., Драй А. А. Возделывание хлопка в условиях Сирии // Труды РГАУ-МСХА. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2010. С. 441-442.
2. Драй А. А. Механизация уборки хлопка с применением хлопкоуборочной машины МХ 1,8 / Lap Lambert Academic Publishing, Саарбрюкен, Германия, 2016. 70 с.
3. Драй А. А., Балабанов В.И. Технологии механизированной уборки хлопка с применением хлопкоуборочной машины МХ 1.8 // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2015. № 6 (70). С. 7-11.
4. Зангиев А. А., Скороходов А.Н. Практикум по эксплуатации машинно-тракторного парка: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. СПб.: Лань, 2016. 464 с.
5. Левшин А.Г. Разработка методов повышения эффективности использования мобильных сельскохозяйственных агрегатов, как человеко-машинных систем: Дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.01. М.: РГБ, 2000. 322 с.
6. Майстренко Н. А. Обоснование параметров транс-портно-технологического адаптера для внесения минеральных удобрений на базе автомобиля сельскохозяйственного назначения: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2017. 16 с.
7. Майстренко Н.А., Уваров В.П. Потребительские ориентиры эффективного использования перспективных транспортно-технологических средств // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2016. № 1 (71). С. 44-50.
8. Нукари Р.В., Бондарчук М.М. Анализ состояния текстильной отрасли в Сирийской Арабской Республике // Научные исследования. 2016. № 5 (6). С. 18-20.
Статья поступила 12.01.2018
OPTIMIZATION RESULTS FOR A COTTON HARVESTING AND TRANSPORTATION SYSTEM DESIGNED FOR USE IN THE SYRIAN ARAB REPUBLIC
ABDULLATIFALHAMAD ALHAJDRAEI, MSc student1
E-mail: abd.drea3y@hotmail.com
NIKOLAI A. MAISTRENKO, PhD (Eng), Associate Professor2
E-mail: nmaystr@mail.ru
VIKTOR I. BALABANOV, DSc (Eng), Professor2
Е-mail: vbalabanov@rgau-msha.ru
1 Al Furat University; Syria, Deirazzor, Joul Jamal Str., Bld. 55
2 Russian Timiryazev State Agrarian University; 127550, Timiryazevskaya Str., 49, Moscow, Russian Federation
The paper presents some results of optimization calculations for a cotton harvesting and transportation system to be implemented in the Syrian Arab Republic. The authors have determined that with account of the per-
formance of the harvesters used and the harvesting time limitations, two cotton harvesters of the KhMP-1.8 brand (JSC Gomselmash, the Republic of Belarus) are required to get harvest from an area of 100 hectares. Gven a transportation distance of the cotton yield to its temporary storage site of 0.5...1 km, the ratio of machinery means will equal 2: 4 (two combine harvesters per four tractors: Al-Furat E470 tractor with a power capacity of 51.5 kW (the Syrian Arab Republic) with a Palazoglu i2-4 trailer (Turkey). For a transportation distance of 1.5.3 km the ratio will equal 2:5, while for 5 km - 2:6. In case of a transportation distance of 12 km, the ratio between combine harvesters and transportation vehicles amounts to 2:9. For distances of more than 14 km, a diagram of the functional dependence of the number of transportation vehicles calculated for a fixed number of combine harvesters by the criterion of optimality - the minimum of costs from mutual expectation - does not have an extremum even at a ratio of 2:10 and takes the form of an asymptote. In order to obtain an extremum, it is necessary to introduce additional vehicles, which is inexpedient; or make use of other more productive types of vehicles. For example, in most provinces of the Syrian Arab Republic, there are no off-road vehicles capable of travelling across plowed (cultivated) fields.
Key words: optimization, simulation, cotton, harvesting, cotton harvesting machine, harvesting and transportation system, the Syrian Arab Republic.
References
1. Al'-Abbas A., Drai A.A. Vozdelyvaniye khlopka v usloviyakh Sirii [Cotton cultivation in Syria]. Trudy RGAU-MSKhA, 2010. Pp. 441-442. (in Rus.)
2. Drai A.A. Mekhanizatsiya uborki khlopka s primeneniyem khlopkouborochnoy mashiny MKh 1,8 [Mechanization of cotton harvesting with a MX 1,8 cotton picker]. Lap Lambert Academic Publishing, Saarbryuken, Germaniya, 2016. 70 p. (in Rus.)
3. Drai A.A., Balabanov VI. Tekhnologii mekha-nizirovannoy uborki khlopka s primeneniyem khlopkouborochnoy mashiny MKh 1.8 [Technologies of mechanized cotton harvesting with the use of a MX 1.8 cotton picker]. Vestnikof Moscow GoryachkinAgroengineering University, 2015, No. 6 (70). Pp. 7-11. (in Rus.)
4. Zangiyev A.A., Skorokhodov A.N. Praktikum po ekspluatatsii mashinno-traktornogo parka: Uchebnoye posobiye [Workshop on the operation of the machi-nere-and-tractor fleet: Study manual]. 2nd edition, reviewed and extended. SPb.: Lan', 2016. 464 p.
5. Levshin A.G. Razrabotka metodov povysheni-ya effektivnosti ispol'zovaniya mobil'nykh sel'skok-hozyaystvennykh agregatov kak cheloveko-mashinny-kh sistem: Dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.01 [Working out methods of increasing the efficiency of using mo-
bile agricultural units as man-machine systems: DSc (Eng) thesis: 05.20.01]. Moscow, RGB, 2000. 322 p. (in Rus.)
6. Maistrenko N.A. Obosnovaniye parametrov trans-portno-tekhnologicheskogo adaptera dlya vneseniya mineral'nykh udobreniy na baze avtomobilya sel'skok-hozyaystvennogo naznacheniya: Avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk [Determining the parameters of a transport-technological adapter for the introduction of mineral fertilizers on the basis of an agricultural vehicle: Self-review of PhD (Eng) thesis]. Moscow, 2017. 16 p. (in Rus.)
7. Maistrenko N.A., Uvarov V.P. Potrebitel'skiye oriyentiry effektivnogo ispol'zovaniya perspektivnykh transportno-tekhnologichesk [Consumer guidelines for an effective use of promising transport and technological means]. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University, 2016, No. 1 (71). Pp. 44-50. (in Rus.)
8. Nukari R.V., Bondarchuk M.M. Analiz sos-toyaniya tekstil'noy otrasli v Siriyskoy arabskoy res-publike [Analyzing the state of the textile industry in the Syrian Arab Republic]. Nauchnyye issledovani-ya, 2016, No. 5 (6). Pp. 18-20. (in Rus.)
The paper was received on January 12, 2018
