Научный электронный журнал КубГАУ . № 04(20), 2006

УДК 631.354 : 635

ОПТИМИЗАЦИЯ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО ЗВЕНА НА УБОРКЕ СЛАДКОГО ПЕРЦА

Тимофеев М. Н. – к. т. н., доцент

Костылев С. И. – ассистент, соискатель

Кубанский государственный аграрный университет

В статье предложено оптимизировать производственный процесс машинной уборки урожая сладкого перца. Установлены необходимые зависимости всех составляющих совокупных затрат энергии, и по минимальному значению критерия оптимизации обоснованы оптимальные параметры и режимы работы перцеуборочной машины.

Уже многие годы в качестве критерия оптимизации уборочно-транспортных звеньев (УТЗ), комплексов (УТК), состава машинно-тракторного парка (МТП) используется минимум интегральных, эксплуатационных или приведенных затрат. Эти критерии очень близкие, по сути, и основаны на стоимостной оценке, не учитывающей временную стоимость денег. Кроме того, эти критерии не учитывают затраты энергии на добычу, доставку и хранение энергоносителей, затраты овеществленного труда на семена, корма, концентраты, удобрения, ядохимикаты, энергозатраты живого труда, а также затраты энергии на производство и обслуживание машин, оборудования и помещений. Учет всех перечисленных энергетических затрат в совокупных затратах энергии на выполнение любого производственного процесса и использование энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве рекомендуется во многих работах [1; 2; 3; 4 и др.]. Нами сделана попытка использования совокупных затрат энергии в качестве критерия оптимизации уборочно-транспортного звена на примере машинной уборки сладкого перца. По сравнению со стоимостными этот критерий не зависит от политики ценообразования и конъюнктуры рынка [2], энергозатраты на процессы выражаются единым параметром (МДж), появляется возможность оценить процессы и машины не только в денежном выражении, но и другими показателями: расход топливосмазочных и других материалов (удобрения, ядохимикаты и др.). Кроме того, в работе [2] справедливо отмечается, что оценка эффективности технологических процессов и машин в энергетических показателях достаточно полно соответствует механико-математическим принципам подготовки инженерных кадров.

Совокупные затраты энергии , отнесенные к единице обработанной площади (МДж/га) или к единице массы полученной продукции (МДж/т), выражают суммой следующих составляющих [1]:

где  – энергозатраты на рабочий процесс уборочной машины;

 – овеществленные затраты энергии на использование удобрений, воды, химикатов и пр.;

 – энергозатраты живого труда трактористов, комбайнеров, вспомогательных рабочих и водителей автотранспорта;

 – энергия, затрачиваемая на производство и обслуживание машин и оборудования.

Цель нашей работы – оптимизировать производственный процесс машинной уборки урожая сладкого перца и его транспортировки с использованием в качестве критерия совокупных затрат энергии .

Применительно к изучаемому процессу были установлены необходимые зависимости всех составляющих  формулы (1), и по минимальному значению критерия оптимизации обоснованы оптимальные параметры и режимы работы перцеуборочной машины, транспортного средства для перевозки урожая.

Так, для энергозатрат на рабочий процесс перцеуборочной машины нами получена следующая зависимость:

где  – рабочая ширина захвата машины, м;

 – емкость бункера для плодов, ;

 – плотность плодов сладкого перца, т/;

 – урожайность плодов, т/га;

 – производительность перцеуборочной машины, т/ч.

Овеществленные затраты энергии на использование топливосмазочных материалов найдем по формуле (3):

где  – коэффициент использования сменного времени;

 – сменная производительность перцеуборочной машины, т;

 – сменная производительность перцеуборочной машины, га.

В свою очередь коэффициент использования времени смены для нашего процесса определяется так:

где  – длина гона, м;

 – рабочая скорость уборочной машины, км/ч.

Для расчета энергозатрат живого труда получаем зависимость (5):

где  требуемое количество механизаторов и вспомогательных рабочих соответственно, чел.;

1,26 и 1,09 – энергетические эквиваленты затрат живого труда соответственно основными и вспомогательными рабочими, МДж/чел.-ч.

Энергия, затрачиваемая на производство и обслуживание машин и оборудования, определяется по формуле (6):

где  – расчетная потребность в перцеуборочных машинах;

 – расчетная потребность в транспортных средствах;

 – производительность транспортного средства на перевозке урожая, т/ч;

 – расстояние перевозок, км.

Для решения задачи были разработаны: блок-схема алгоритма оптимизации параметров и режима работы уборочной машины и транспортного средства, математическая модель решения задачи и программа к персональному компьютеру Pentium-4.

В результате решения задачи по разработанной математической модели минимальные затраты совокупной энергии на уборке сладкого перца составили 780 МДж/т (рис.). Оптимальному значению критерия оптимизации соответствуют следующие конструктивные и режимные параметры перцеуборочной машины: рабочая ширина захвата – 2,1 м; емкость бункера – 3 ; рабочая скорость движения – 2,05 км/ч; рабочая длина гона – 1000 м; урожайность перца – 10 т/ч; коэффициент сменного времени – 0,66; производительность уборочной машины – 0,285 га/ч. При этом оптимальное количество уборочных машин в УТЗ составило 4, а транспортных средств для отвоза плодов – 6. Время рейса транспортного средства – 0,948 ч при транспортировке груза на 4 км, а часовая производительность – 1,9 т/ч.

В качестве транспортного средства используется тракторный прицеп 2ПТС-6, агрегатируемый с МТЗ-80. Выгрузка урожая из бункера уборочной машины производится по мере его заполнения. Получены зависимости критерия оптимизации от конструктивных и режимных параметров уборочной машины, а также от условий работы (урожайности перца, длины гона, уборочной площади, расстояний перевозок и др.).

Рисунок – Зависимость  от  и

Из рисунка следует, что минимальное значение критерия оптимизации 780 МДж/т имеет место при =10 т/га и =3 .

Список литературы

1.  Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. – М. : ВИМ, 1995.

2.  Кленин, Н. И. Расчет уборочно-транспортного комплекса : Методические рекомендации по выполнению расчетно-графической работы / Н. И. Кленин, А. А. Золотов. – М. : ФГОУ ВПО "МГАУ", 2003.

3.  Методические рекомендации по определению показателей энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции. – М. : ВИЭСХ, 1990.

4.  Небавский, В. А. Ресурсосбережение при производстве продукции растениеводства / В. А. Небавский // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2003. – № 9.

Научный электронный журнал КубГАУ . № 04(20), 2006