Технологические и технические предпосылки оптимизации параметров машинно-тракторных агрегатов A.V. Lind

Введение. В основных направлениях экономического и социального развития указывается на необходимость повышать в оптимальных пределах единичные мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления и снижении стоимости на единицу конечного полезного эффекта. Поэтому применительно к сельскому хозяйству из-за малочисленности исследований по прогнозированию оптимальных параметров МТА и состава МТП возникла необходимость в разработке теоретических предпосылок для решения этой проблемы с учетом эффективности их использования в прикладных целях.

Цель исследования : определить теоретические предпосылки прогнозирования параметров машинно-тракторных агрегатов и состава машинно-тракторного парка.

Для этого необходимо решить следующие задачи :

• 1.    Установить влияние параметров машиннотракторных агрегатов на определение состава машинно-тракторного парка.

• 2.    Определить экономическую эффективность применения агрегатов с обоснованными параметрами и оптимального состава машиннотракторного парка.

В настоящее время в природно-климатических зонах страны агрегаты работают на земельных участках размером 0,3–400 га со средней длиной гона 100–4000 м и удельным сопротивлением почв 46-82 кН / м². Они широко используются в сельском хозяйстве при возделывании свыше 200 различных культур. Специальные модели агрегатов необходимы для хлопководства, виноградоводства, чаеводства, свекловодства, закрытого грунта.

Тракторы находят применение на землеройнопланировочных работах, при строительстве зданий, сооружений, каналов, платин, газоне-фтепроводов, дорог всех видов, в лесной промышленности, лесном хозяйстве и во многих других отраслях [1].

Несмотря на большое разнообразие работ, в каждой зоне нужно сократить число марок тракторов и шлейф машин. Анализируя технологические карты на возделывание и уборку сельскохозяйственных культур, установили, что все полевые работы можно объединить в следующие большие группы: основная и предпосевная обработка почвы, внесение удобрений, посев и посадка сельскохозяйственных культур, уход за посевами и уборочные процессы.

Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы являются связующими элементами в технологических линиях и имеют место при производстве всех сельскохозяйственных культур.

Чтобы уменьшить объем исследований, с достаточной практически надежностью результатов, необходимо для названных работ в каждой зоне по конечному результату определить виды агрегатов:

Д = С еп И F- С э - С с , (1)

где Д – максимальный доход; С_еп– сопоставимая цена одной тонны возделываемой культуры на момент проектирования новой машины; И – урожайность культуры; F – площадь, занимаемая культурой; С_э , С_с – соответственно расходы денежных средств на эксплуатацию агрегата и стоимость семян, удобрений, ядохимикатов и тому подобное на всю площадь посева.

Работа машин рассматривается во взаимосвязи с жизненными факторами растений, исходя из совокупного действия биологического (А), почвенного (В), метеорологического (С), агротехнического (Д), экономического (Е) и прочих факторов (Х), влияющих на урожай (И) [2, 3]:

И= (А, В, С, Д, Е, ……….., Х). (2)

Для наибольшего эффекта от применения машин необходимо установить определенную взаимосвязь между агротехническими, транспортными и другими технологическими процессами. Об этом убедительно свидетельствуют результаты исследований доктора сельскохозяйственных наук З.Б. Борисоника, который отмечает, что урожай сельскохозяйственных культур надо рассматривать в комплексе со всеми мероприятиями, влияющими на него, и при необходимости регулировать ими. Добиться этого можно при правильном взаимодействии всех составных частей полеводства, и в первую очередь – факторов урожая и машин [4].

В связи с этим мы видим, что совокупные части урожая сельскохозяйственных культур, виды и параметры машин обладают относительной самостоятельностью, определенной степенью свободы, причем для каждого типа целостности имеется специфическая мера самостоятельности, свободы. Мера свободы компонентов является важным показателем целостности системы.

Однако абсолютно несвободных, не обладающих самостоятельностью частей нет и быть не может, так как тогда бы целое превратилось в абсолютно однородное, монолитное, аморфное и перестало бы быть целостной системой взаи- модействующих дифференцируемых частей. В действительности все части служат целому, но каждая из них служит по-своему, она отвечает не за все, а за определенные черты, свойства целого [5].

Строго говоря, за системные свойства целого несут ответственность все части в их взаимодействии, а на данную часть падает лишь главная доля ответственности за то или иное свойство.

Поэтому проектирование новой конструкции машины и технология рассматриваются в рамках единой системы полеводства, части которой специфичны и в этом смысле относительно самостоятельны, и не только с точки зрения их места, но и значения на конечную цель, на перспективы их дальнейшего развития.

Итак, целостная система играет ведущую роль по отношению к своим частям, которые в то же время обладают относительной самостоятельностью.

Между урожаем и его факторами, а также между факторами в рамках возделываемой культуры имеют место отношения тождества, единства и противоречия.

Из этого следует, что нормальные условия роста и развития растений происходят при одновременном действии всех факторов. Исключение хотя бы одного из них вызовет или гибель растений, или недобор урожая.

Полное удовлетворение всех потребностей растений достигается введением в конструкции рабочих машин дополнительных приспособлений и рабочих органов. Это расширяет функции и области их применения, но снижает эксплуатационную надежность [6]:

Р(t) = P 1 (t)·P2(t)……Р_a (t), (3)

где Р(t) – вероятность безотказной работы машины в течение времени t; ^1 ( t ) , …., P_n ( t ) – соответственно надежность 1, 2, ……, n узла, приспособления машины.

Простои агрегатов ведущего звена из-за поломок, организационных неполадок увеличивают потери продукции:

С пп=- Кс - ( ^Дп )· Д_п · С еп · И опт ·W J ·m , (4)

где Спп – стоимость потерянной продукции с площади, обрабатываемой не в оптимальные сроки; Кс – снижение урожайности культуры за один день, продленный против оптимального; Д – количество продленных дней против оптимальных; Иопт – урожайность культуры при выполнении работ в оптимальные сроки; Сеп – сопоставимая цена одной тонны возделываемой культуры на момент проектирования новой машины; W – дневная производительность агрегата; m – количество агрегатов в ведущем звене потока.

Если при обосновании вида агрегата нельзя воспользоваться формулой (1), то можно взять производительность агрегата и эксплуатационные затраты денежных средств. Поэтому техникоэкономическая оценка агрегатов проводится по минимуму денежных средств на единицу продукции ( С_п ) или на единицу работы ( С_р ):

С п

С и ± Δ С i ± Δ С ₂ ± ⋯…․ ±Δ С_п + С_э ± Δ С^э ± Δ С^э ± ⋯ ± Δ С^э_п iv ( И б ± Δ И i ± Δ И 2 ± ⋯ ± Δ И п )

С и ±Δ С ! ± Δ С ₂ ± ⋯ ± Δ С_п + С_э ± Δ С^э ± Δ С^э ± ⋯ ± Δ С^э_п (6)

где С_и , С_э – соответственно стоимость изготовления и затраты денежных средств на эксплуатацию базового агрегата; И_б – средняя урожайность культуры при производстве ее базовой машиной; ΔС 1 , ΔС 2, ..., ΔС n, Δ С^э , Δ С^э ,..., Δ С^э , ΔИ 1 , ΔИ 2 ,..., ΔИ n – соответственно дополнительные затраты на модернизацию и эксплуатацию базовой машины, связанные с введением в ее конструкцию новых приспособлений, устройств, изменением ширины захвата, скорости движения, емкостей для семян и удобрений и соответствующие изменения урожайности возделываемой культуры; W – часовая производительность проектируемого агрегата.

После этого определяются оптимальные параметры и режим работы, потребная мощность рабочих органов машины при работе на типичном поле на принятых и перспективных скоростях. Затем устанавливается тяговый класс трактора и мощность двигателя на каждой операции.

Парк сельскохозяйственных машин для выполнения других работ подбирается для выбранных марок тракторов, и состав МТП определяется с учетом особенностей применения агрегатов в технологических линиях полеводства.

Выводы

• 1.    Предлагаемая методика технологической и технической основы определения состава агрегата упорядочит определение состава машинно-тракторного парка в тесной связи с параметрами машинно-тракторных агрегатов.

• 2.    Закономерности развития конструкций машин должны учитывать фактор снижения затрат денежных средств на единицу работы или продукции.