Обоснование границ эффективности использования накопителя-перегружателя

Введение. Уборка сельскохозяйственных культур должна выполняться в оптимальные сроки, без потерь, обеспечивать сохранность качества зерна. На этот сложный организационно-технологический процесс приходится до 60 % всех трудовых затрат, связанных с производством зерна [1]. Для его осуществления в производстве привлекается максимально возможное количество технических средств и людских ресурсов. Несмотря на это, продолжительность уборочных работ, как правило, превышает агротехнически допустимые сроки в 2…3 раза, что ведет к существенному недобору и снижению качества урожая [2, 3]. Величина потерь урожая от затягивания сроков уборки настолько существенна, что является одним из наиболее значительных резервов хозяйствования. По заключению ученых и производственников, прибавка в ресурсах потребления при сведении к минимуму потерь может составить 20, а в отдельные годы даже 30 % [4].

Производительность уборочных агрегатов в значительной мере зависит от величины потерь рабочего времени по техническим, технологическим и организационным причинам. Вероятностный характер взаимодействия уборочных и транспортных агрегатов предопределяет взаимообусловленные и экономически оправданные простои комбайнов 10–15 % рабочего времени, автомобилей – 20–25 % [5] .

Одним из важных направлений сокращения взаимообусловленных простоев уборочных и транспортных средств, а также уменьшения потребности в транспорте является применение накопителей-перегружателей. Основное их назначение – принимать зерно от комбайнов в промежутках, когда нет транспорта, и перегружать его в прибывающие транспортные средства.

Накопители-перегружатели сокращают количество транспорта и позволяют широко использовать большегрузные автомобили и автомобильные поезда на отвозке зерна от комбайнов. Использование мобильных накопителей-перегружателей позволяет на 10–20 % уменьшить простои уборочных и транспортных средств, соответственно повысив их производительность [5–7].

Анализ возрастного состава зерноуборочных комбайнов в Северном Казахстане показал, что 70–75 % машин находятся за нормативным сроком эксплуатации. Средний возраст парка зерноуборочных комбайнов (ЗУК) составляет 13,5 лет. Уборочные агрегаты со сроком службы до 8 лет составляют 8,3 %; от 8 до 10 лет – 18,3 и свыше 10 лет – 73,4 % всего парка машин. Амортизационный износ машин составляет около 80 %. Автором [8] установлено, что при увеличении срока службы до 10 лет суточная производительность комбайнов снижается на 40–60 % из-за технических и технологических отказов. Поэтому возникает вопрос о целесообразности применения накопителей-перегружателей в зависимости от срока службы комбайнов (наработки). Наработку комбайнов (N) можно определить из выражения

N=Qt, (1)

где t – срок службы зерноуборочных комбайнов, лет (1

Цель исследования. Обоснование экономически целесообразных границ использования накопителя-перегружателя на уборке зерновых культур в зависимости от срока службы комбайнов и основных природнопроизводственных факторов.

Задачи исследования:

• 1.    Выявить взаимосвязь эффективности использования накопителя-перегружателя со сроком службы зерноуборочных комбайнов.

• 2.    Разработать методику по определению экономически целесообразных границ использования накопителя-перегружателя на уборке зерновых культур в зависимости от срока службы комбайнов.

Результаты исследования. Для достижения поставленной цели и реализации задач необходимо выполнить условие, которое представлено в общем виде

U1≤ U2(t)

где U₁– затраты на привлечение накопителя-перегружателя, руб.; U₂(t)– ущерб от потерь продукции при эксплуатации ЗУК с различным сроком службы (наработки), руб.

Затраты на привлечение накопителя-перегружателя исчисляются из суммы расходов на использование трактора, прицепа, заработной платы работников

U1= Вt αγt +Вbαγnak+Tз+na1Baαγa+p,                                  (3)

где Bt, Bb, Ba – балансовая стоимость трактора, накопителя-перегружателя и транспортных средств, руб.; α – отчисление на амортизацию, доля; γt, γnak, γa – доля занятости трактора, накопителя-перегружателя и транспортных средств; Tз – заработная плата работников, руб.; р – затраты на топливо, руб.; na1 – количество транспортных средств при использовании накопителя-перегружателя.

Ущерб от потерь продукции при эксплуатации ЗУК с различным сроком службы и затраты на привлечение транспортных средств в общем виде вычисляется по формуле

U₂(t)= КрСрfYD(t)Q +naBaαγa,

где Кр – коэффициент потерь; Ср – стоимость продукции; руб.; f – коэффициент неравномерности полей; Y – урожайность, ц/га; D – длительность выполнения работ, дни; na – количество транспортных средств при прямых перевозках, шт.

Б(α +К)γ +T nγ D(t)=    к ст i k ki

A 0,5К УС Q 100 .

1 п п дн

В развернутом виде выражение (2) примет следующий вид:

(В_tαγ_t + B_bαγ_nak

0.1B Vτ n Yt

+T )+ g k k res з       qγcτa2

K_pC_p fYQ n k_prτ Yt_resB_aαγ_an T_см(1 -τ_к (t))к_пу        qj₀τ_a1

где τk – коэффициент использования полезного времени суток комбайна; τa1 , τa2 – коэффициент использования полезного времени суток транспортных средств при прямых перевозках и использовании накопителя-перегружателя; n_k– количество комбайнов, шт.; t_res– время рейса автомобиля, ч; q – грузоподъемность транспортных средств, тонн; kpr – коэффициент снижения потерь продукции от введения накопителя-перегружателя в состав уборочной линии; кпу – коэффициент погодных условий; j0 – плотность зерна, т/м³; V – скорость движения комбайна, м/с; Bg – ширина захвата жатки, м; Тсм – время работы, ч.

Коэффициент использования полезного времени суток в зависимости от срока службы ЗУК определяется уравнением регрессии

τk(t) = 0,72 – 0,02t.                                                   (7)

Балансовую стоимость накопителя-перегружателя можно представить в зависимости от его емкости

B_b =1821-

где Qnak – емкость накопителя-перегружателя, м³.

Количество ЗУК, обслуживаемых накопителем-перегружателем, определяется соотношением ёмкостей nk

Q nak

Vb

где Vb – емкость бункера ЗУК, м³.

Выражение (6) позволяет определить границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от уровня эксплуатации зерноуборочного комбайна, который в основном зависит от срока службы машин. Графическая интерпретация выражения (6) представлена на рисунке 1.

Пересечение линий позволяет определить максимальный срок службы зерноуборочных комбайнов, до которого экономически целесообразно введение накопителя-перегружателя. С увеличением срока эксплуатации зерноуборочных агрегатов эффективность использования накопителя-перегружателя снижается из-за увеличения простоев комбайнов по техническим и технологическим простоям.

Рис. 1. Целесообразность использования накопителя-перегружателя в зерноуборочном процессе

На рисунке 2, а показаны границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от сезонной нагрузки на комбайн. Расчёты показывают, что при сезонной нагрузке на комбайн 400 гектаров применение накопителя-перегружателя грузоподъемностью 25 тонн эффективно при сроке службы ЗУК от 1 до 5 лет. С уменьшением грузоподъемности накопителя-перегружателя эффективность его применения снижается.

С увеличением стоимости производимой продукции целесообразность применения накопителя-перегружателя возрастает. Так, например, при стоимости продукции 4000 рублей за тонну и урожайности 20 ц/га применение накопителя-перегружателя целесообразно при сроке службы ЗУК от 1 до 6 лет. С увеличением стоимости продукции до 7000 рублей за тонну использовать накопитель-перегружатель эффективно при сроке службы ЗУК от 1 до 10 лет.

При снижении урожайности с 20 до 10 ц/га эффективные границы использования накопителя-перегружателя грузоподъёмностью 20 тонн при стоимости продукции 5 тыс. рублей за тонну снижаются в 2 раза (рис. 2, б).

а

^— -при У=10 ц/га ----приУ=15 ц/га — приУ=20 ц/га

б

Рис. 2. Границы эффективности использования накопителя-перегружателя в зависимости от сезонной нагрузки на комбайн (а) и стоимости производимой продукции (б) ( Тсм=12ч, У=15 ц/га, Ср=5000 р/т, Qнак = 20 т, nк=3 шт., q=16 т, L=10 км, Q=400 га)

Выводы

• 1.    Анализ функционирования механизированного процесса уборки зерновых культур показывает, что использование накопителей-перегружателей не всегда целесообразно из-за недоиспользования их потенциала при длительных простоях зерноуборочных комбайнов с увеличенным сроком службы.

• 2.    Получено математическое выражение, позволяющее определить влияние срока службы зерноуборочных комбайнов, урожайности, стоимости продукции, климатических условий на границы эффективности использования накопителя-перегружателя. Так, установлено, что при сезонной нагрузке на комбайн 400 гектаров применение накопителя-перегружателя грузоподъемностью 25 тонн эффективно при сроке службы ЗУК от одного до пяти лет.

Выявлено, что с увеличением стоимости и урожайности производимой продукции целесообразность применения накопителя-перегружателя возрастает. Так, например, при увеличении стоимости продукции от

8000 до 14000 руб/га целесообразность применения накопителя-перегружателя увеличивается при эксплуатации комбайнов со сроком службы от шести до десяти лет.