CC BY
37
Для получения графика изменения линейной скорости требуется вводить ряд дополнительных математических операторов, блок Body Sensor выводит скорость для каждой оси координат, поэтому для получения главного вектора скоростей создается подсистема graphick (рис. 9), состоящая из математических функций и блока Scope, который строит график по входящей величине от времени симуляции.
Рис. 9. Подсистема graphick
Таким образом, использование современных численных методов, воплощенных в программные комплексы моделирования процессов и проектирования технических средств, позволяет значительно снизить трудоемкость проектирования новых конструкций и нахождения их оптимальных параметров.
Литература
1. Solidworks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов [и др.]. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 1040 с.
2. Черных И.В., Потемкин В.Г. Simulink: Среда создания инженерных приложений. - М.: Диалог-М 2004. - 496 с.
3. Конструкции и параметры для расчистки лесных площадей: моногр. / И.М. Бартенев [и др.].
Наука, 2007. - 208 с.
УДК 631.3.05 Д.Н. Раднаев
УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОСЕВНЫХ АГРЕГАТОВ
Представлена иерархическая система моделей для оценки эффективности функционирования посевных агрегатов и рассмотрены условия их применения.
Ключевые слова: посевной агрегат, показатели эффективности, удельные затраты, системный подход, условия применения.
D.N. Radnaev CONDITIONS OF THE SOWING UNIT EFFICIENCY PARAMETER APPLICATION
The hierarchical system of the models for the sowing unit functioning efficiency estimation is given and the conditions of their application are considered.
Key words: sowing unit, efficiency parameters, specific expenses, system approach, application conditions.
Оценка эффективности функционирования почвообрабатывающих посевных машин и агрегатов, как этап анализа качества работы сложной системы «почва-машина-оператор», осуществляется на базе комплекса числовых характеристик, называемых показателями эффективности, которые оценивают степень приспособления системы к выполнению поставленных задач.
Целью нашей работы является обоснование условий применения показателей эффективности на основе системного подхода.
Для достижения данной цели необходимо решить задачу по разработке системы показателей для оценки эффективности посевных машин и агрегатов.
Систему показателей эффективности почвообрабатывающих посевных машин и агрегатов целесообразно формировать на базе анализа такого показателя, как приведенные удельные затраты, который с учетом соответствующих связей и ограничений наиболее полно отвечает рассмотренным требованиям и позволяет оценить эффективность машины как в сфере производства, так и в сфере эксплуатации. В качестве удельных показателей для оценки технико-экономической эффективности почвообрабатывающих посевных машин в ряде случаев используют энергоемкость, металлоемкость и другие, полученные на их основе [1-3].
Энергоемкость процесса оценивает показатель, который определяется как отношение установленной мощности двигателя трактора N к часовой производительности Wч:
(1)
Металлоемкость агрегата определяют через отношение массы агрегата G к часовой производительности:
Г*
Оуд= — . (2)
У° цг
ч
Обобщенный показатель можно рассматривать как наиболее общую комплексную оценку эффективности агрегата. Эквивалентом комплекса двух показателей - энергоемкости и металлоемкости - является обобщенный показатель Пыв, представляющий отношение энергоемкости ^д к удельной производительности Wч.уд:
пж=ф^~- И
^ч.уд
Значение Wч.уд рассматривается как обратное металлоемкости:
Ж
№ч.уд=-£- (4)
Выражение Пыв имеет технико-экономическое содержание и включает в себя комплекс определяющих частные технические показатели, таких как энергоемкость, металлоемкость и производительность. Показатель Пыв можно рассматривать как выход результата отношений удельных показателей процесса ^д и Gуд, а также как составную часть более общего технико-экономического показателя, например, удельных приведенных затрат. Показатель Пыв включает в себя основные технико-экономические и эксплуатационные па-
раметры агрегата, отличаясь от более общего показателя отсутствием ряда величин, характеризующих эксплуатационные и капитальные затраты, возникающие в сфере производства агрегата и его эксплуатации.
Приведенные удельные затраты являются комплексным показателем оценки эффективности сложных систем более высокого уровня. В наиболее общем виде этот показатель выражает народно-хозяйственную полезность соответствующего объекта техники с учетом его эффективности использования и затрат в сфере производства и эксплуатации [1]. Приведенные удельные затраты имеют вид
Зпр.уд = Суд + Еkуд^min, (5)
где Суд - себестоимость единицы продукции;
Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;
куд - удельные капитальные затраты.
Себестоимость единицы продукции определяется из выражения
с.
С>^, (6)
где Сэ - себестоимость эксплуатационных затрат;
Wч - часовая производительность.
Удельные капитальные затраты
куд=-^, (7)
7 Т3ЖЧ
где Ц - балансовая стоимость агрегата;
Тз - годовая загрузка агрегата.
Современный почвообрабатывающий посевной комплекс представляет собой сложный объект. В связи с этим все большее значение для дальнейшего его исследования приобретает системный подход. В отличие от традиционных методов формализации системный подход исходит из того, что специфика сложных объектов не исчерпывается свойствами их элементов, а обусловлена характером связей и отношений между элементами. Системный анализ позволяет анализировать эффективность машины в условиях, когда она рассматривается как сложная система, которая задается их свойствами и связями [4-6].
При этом материальные затраты на систему можно представить в виде функции затрат, составляющих отдельные подсистемы: трактор, сельскохозяйственная машина, прицепной бункер, гидросистема, органы управления, оборудование для автоматизации и другие. При этом удельная стоимость агрегата Ц/Тз, себестоимость эксплуатационных затрат (Сэ) из выражений (6) и (7), будут иметь вид
ЦП п
—— — ^ аX; , Сэ — ^ а j х j , (8)
[3 1 1
где ац - удельные коэффициенты, определяющие капитальные и эксплуатационные затраты на соответ-
ствующие элементы системы;
хц - соответствующие энергетические и функциональные узлы и элементы машины.
В расчетах все узлы, элементы и подсистемы агрегата можно условно подразделить на две основные подсистемы: трактор (М) и сельскохозяйственная машина (в). В этом случае соответствующие затраты могут быть рассчитаны отдельно для каждой из подсистем.
Удельную стоимость агрегата, приходящуюся в год, можно представить в этом случае в виде суммы двух слагаемых:
■^- = а]Ы + а']С. (9)
13
Аналогично для себестоимости эксплуатационных затрат
Сэ = (Л2^ + , (10)
где а1, а2 - соответственно капитальные и эксплуатационные затраты, с учетом затрат на повышение надежности, технологичности, ремонтоспособности и т.п., приходящиеся на единицу мощности трактора в расчете на годовую загрузку;
а), а'2 - соответственно капитальные и эксплуатационные затраты, с учетом затрат на повышение надежности, технологичности, ремонтоспособности и т.п., приходящиеся на единицу массы сельхозмашины в расчете на годовую загрузку.
Таким образом, полученные соотношения (9) и (10) позволяют представить зависимость для расчета приведенных удельных затрат (5) в виде следующего выражения:
Зпр.уд =4г Ь(а1Е + а2) + °(а[Е + а2)_’
К
или
? - Ы ^ С пр .уд в1 ттг в2
ж2
(11)
(12)
где = щЕ + а2; в2 = а[Е + а'2. Коэффициенты в1 и ег учитывают экономические категории объекта.
Отсюда следует, что приведенные удельные затраты могут быть представлены в виде функции от энергоемкости и металлоемкости системы - частных технико-экономических показателей более низкого уровня
Зпр.уд-в^Ыуд + вгОуд,
(13)
где Ыуд - удельная энергоемкость;
вуд - удельная металлоемкость.
Сопоставление двух объектов по показателю Зпр.уд заключается в сравнении двух значений:
Зпр.уд1 < Зпр.уд2,
(14)
Откуда следует вывод об эффективности образца с меньшим значением Зпр.уд. Рассмотренное условие на основании выражения Зпр.уд = Щд, вуд) записывается как
(в^уд + вгвуд)1 < (в^уд + вгОуд)2,
или
6\ 6 2
к°уд Иуд;
в] 6 2
\р» ЫУ^
(15)
(16)
2
Если коэффициенты в1 и в2 , учитывающие экономические категории процесса, для рассматриваемых вариантов агрегатов равны, то сопоставление их может быть выполнено на основании следующего по уровню показателя.
Если вц=в12 и в21=в22, то ограничение ЗпР.уд1 < Зпр.уд2 приводит к необходимости выполнения следующего требования:
в,
в.
+
Суд ^уд ; 1
в1
К°уд
+
в,
N
уд
> 1
(17)
2
Последнее неравенство соблюдается при условии
или
N Уд 1° уд 1
11 < 1, (18)
NУд 2°Уд 2
Nуд 1 Nуд 2
. (19)
^уд1 *уд2
Последнее составлено из показателей уровня оценок, следующих за обобщенным показателем:
П N0, < П N0, ■ (20)
Следовательно, если вц=в12 и в21=в22, то условие П№ < П №2 приводит к соблюдению исходного
условия
Зпр.уд1 < Зпр.уд2■ (21)
Из неравенства пт < Пт следует, что при постоянстве вц=в12 и вуд1 = вуд2 системы можно оценить по показателю Ыуд. При ограничении вуд1= вуд2 и условие Ыуд1< Ыуд2 выполняется и исходное неравенство П№, < ПШ2 .
Аналогично, если Ыуд1= Ыуд2, то оценка может быть осуществлена по показателю вуд.
При ограничениях Ыуд1= Ыуд2 и других металлоемкость может быть оценена показателем в/Ы. Тогда
неравенство П^ < П^^°2 запишется в следующем виде:
Следовательно, для рассматриваемых условий соблюдение неравенства в^Ы1 < в2/Ы2 соответствует соблюдению основного неравенства П^ < П №2 .
Производительность является важнейшей характеристикой эффективности системы. Из условия ПN0, < ПЖ2, которое запишем в виде неравенства
N1 О 2 N2 02
(23)
IV, Ж1 1¥2 Ж2
Следует, что при Ы1= Ы2 и в1 = в2 исходное условие оценки соблюдается при ^2 < |/Ц. Это положение позволяет сделать вывод, что производительность может быть использована в качестве оценки для сравнения эффективности двух систем при соответствующих ограничениях:
Ы1= Ы2; в1 = в2; в 11=в 12/ в21=в22■ (24)
Выводы
1. Для рассматриваемых показателей характерна иерархическая структура построения параметров, определяющих эффективность процесса. По убыванию числа определяющих параметров показатели располагаются в следующей последовательности: I - приведенные удельные затраты; II - обобщенный показатель эффективности; III - производительность, энергоемкость, металлоемкость и другие.
2. Условия применения показателей различного уровня и назначения зависят от его системы. Условия применения показателя приведенных удельных затрат - установление областей оптимального использования агрегатов при известных в1 и в2. Условия применения обобщенного показателя метало- и энергоемкости
- анализ технических параметров при неизвестных в1 и в2. Условия применения показателей производительности, металло- и энергоемкости - анализ технических параметров при постоянных параметрах, входящих в показатели предыдущего уровня.
Литература
1. Саклаков В.Д., Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. - М.: Колос, 1973. - 200 с.
2. Босый Н.А., Грицышин М.Н., Масло И.П. Определение технико-экономического уровня сельскохозяйственной техники // Механизация и электрификация соц. с.х. - М., 1983. - № 5. - С.27-31.
3. Фере Н.Э., Бубков В.З., Еленев А.В., Пильщиков Л.М. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1978. - 255 с.
4. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. - М.: Наука, 1973. - 289 с.
5. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - 2-е изд. доп. и перераб. - М.: Наука, 1978. - 399 с.
6. Раднаев Д.Н. Система моделей для оценки посевных машин // Аграрная наука. - 2009. - № 10. -С.31-32.
УДК 629.114.82.001.63 В.А. Зеер, И.С. Жарков, А.А. Сорокин
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ОСОБО МАЛОГО КЛАССА ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ
Представлены основные этапы проектирования квадроцикла-амфибии повышенной проходимости, разработаны несущая система, трансмиссия с роликофрикционным приводом ведущих колес, пневматическая подвеска с регулируемым клиренсом, рассчитан комплексный показатель конкурентоспособности проектируемого транспортного средства.
Ключевые слова: мини-вездеход, конструирование, квадроцикл, амфибия, конкурентоспособность.
V.A. Zeer, I.S. Zharkov, A.A. Sorokin EXTRA SMALL CLASS MOTO VEHICLE OF THE INCREASED PASSING ABILITY
The basic stages for design of all-terrain vehicle-amphibia with the increased passing ability are given; bearing system, transmission with rolling and friction drive of the driving wheels, pneumatic suspension bracket with an adjustable road clearance is developed; complex indicator of competitiveness of the vehicle being projected is calculated.
Key words: mini-rover, design, all-terrain vehicle, amphibia, competitiveness
Введение
В современном мире высокие темпы урбанизации населения вызывают потребность людей в активном отдыхе и туризме, где часто применяются различные виды авто-мототехники, большую долю которых составляют легковые автомобили особо малого класса (квадроциклы).
По экспертным оценкам в Красноярском крае резко возрастает спрос на квадроциклы, снегоходы и гидроциклы. За последние годы число приобретаемых единиц такого рода техники возросло на 40-70%.
Квадроциклы находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Например, утилитарные квдроциклы - это прекрасная альтернатива мини-тракторам. Они могут работать с различными видами навесного оборудования (плуги, культиваторы, сеялки, ножи-отвалы, шнеки для уборки снега и т.д.).
Применение квадроциклов в лесном хозяйстве позволяет облегчить и увеличить производительность труда лесников (в некоторых регионах РФ уже сейчас планируется производить массовую закупку минивездеходов для лесников).
Постановка задачи
Условия эксплуатации данной техники очень широки. Это проселочные дороги, лесные тропы, болота, снег, водные преграды независимо от времени года и погодных условий. Однако у большинства выпускае-
