Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1 Методы повышения производительности подвижного состава и экономии топлива на транспортных работах 13
1.2 Краткая характеристика обеспеченности сельского хозяйства Республики Башкортостан транспортными средствами 14
1.3 Значение своевременного выполнения грузоперевозок для повышения эффективности сельскохозяйственного производства 16
1.4 Анализ методов оптимизации плана использования транспортных средств и применяемых критериев 22
1.5 Методы и критерии оптимизации плана использования машинно- тракторных агрегатов 29
Цель и задачи исследования 31
2 Повышение эффективности транспортно-технологического обслуживания сельскохозяйственных работ 33
2.1 Обоснование критерия оптимизации и экономико-математической модели распределения транспортных средств по линиям перевозок 33
2.2 Распределение транспортных средств по линиям перевозок на примере СПК «Инякский» Зианчуринского района Республики Башкортостан 36
2.2.1 Составление календарного графика выполнения транспортных работ 36
2.2.2 Составление многовариантного списка транспортных средств 41
2.2.3 Расчет производительности и расхода топлива 42
2.2.3.1 Перевозки от зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов 42
2.2.3.2 Перевозки, не связанные с обслуживанием комбайнов 54
2.2.4 Расчет затрат на топливо-смазочные материалы 57
2.3 Формирование числовой математической модели задачи 57
2.4 Приведение дробно-линейной целевой функции к форме линейной зависимости 60
2.5 Анализ результатов решения задачи 62
2.6 Абсолютная эффективность предлагаемой модели 73
Выводы 74
3 Задачи и методика проведения экспериментальных исследований. Разработка технических средств для повышения коэффициента статического использования грузоподъемности транспортных средств 75
3.1 Характеристика природно-производственных условий проведения экспериментов 75
3.2 Цель и задачи экспериментальных исследований 77
3.3 Измерение скорости движения автомобилей 78
3.4 Измерение расхода топлива автомобилями 78
3.5 Измерение скорости движения комбайна в зависимости от урожайности и соотношения между массой зерна и соломы 82
3.6 Определение необходимого количества наблюдений 83
3.7 Оценка погрешности измерений - 84
3.8 Разработка конструкции выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна 87
3.9 Расчет высоты дополнительных бортов 91
Выводы 93
4 Результаты экспериментальных исследований 95
4.1 Значения параметров, необходимых для расчета времени цикла зерноуборочных комбайнов 95
4.1.1 Скорость движения зерноуборочных комбайнов в зависимости от урожайности и соотношения между массой зерна и соломы 95
4.1.2 Время разгрузки зерна из бункера комбайна ДОН-1500 99
4.1.3 Время ожидания выгрузки бункера комбайном 100
4.2 Величины параметров, необходимых для расчета производительности транспортных средств 101
4.2.1 Скорость движения 101
4.2.2 Расход топлива 103
4.2.3 Время разгрузки автомобилей 106
4.2.4 Доля емкости бункера комбайна, которой целесообразно догрузить транспортное средство 111
4.3 Сопоставление расчетных и фактических показателей работы транспортных средств 112
Выводы .- 114
5 Методика использования и ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследования 115
5.1 Использование компьютерной программы «Уборочно-транспортный комплекс» для расчета технико-экономических показателей и обеспечения согласованной работы зерноуборочных комбайнов и транспортных средств 115
5.2 Расчет экономического эффекта от распределения транспортных средств по предлагаемой экономико-математической модели 119
5.2.1 Экономический эффект от повышения производительности транспортных средств и снижения расхода топлива 119
5.2.2 Расчет стоимости дополнительной продукции, получаемой за счет сокращения сроков уборки 130
Выводы 132
Общие выводы 133
Список использованной литературы 135
Приложения 146
- Значение своевременного выполнения грузоперевозок для повышения эффективности сельскохозяйственного производства
- Обоснование критерия оптимизации и экономико-математической модели распределения транспортных средств по линиям перевозок
- Разработка конструкции выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна
- Экономический эффект от повышения производительности транспортных средств и снижения расхода топлива
Введение к работе
В настоящее время из-за тяжелого финансового положения многие производители сельскохозяйственной продукции не в состоянии обновлять и расширять транспортный парк, который неуклонно стареет и сокращается количественно. Заметим также, что у сельских товаропроизводителей практически нет возможности привлечения на время уборочных работ транспорт со стороны, как это практиковалось при планово-директивной экономике, из-за высокой стоимости этих услуг.
С учетом вышеизложенного, необходимо изыскать и реализовать резервы повышения производительности транспортных средств, особенно в осенний напряженный период на технологическом обслуживании уборочных агрегатов и других параллельно выполняемых срочных грузоперевозках. Причем предпочтение следует отдавать таким методам, которые не требуют значительных капиталовложений. К ним относятся оптимальная расстановка транспортных средств по линиям перевозок и наиболее полное использование их грузоподъемности.
Классическая транспортная задача предусматривает планирование перевозок однородных грузов из нескольких пунктов отправления в ряд пунктов назначения одним видом транспорта с минимизацией стоимости выполненных работ. Считается, что все пункты между собой соединены дорогами одинакового качества, а запасы грузов в пунктах отправления равны потребностям пунктов назначения. Предполагается, что для перевозки грузов может быть задействовано любое количество транспортных средств. Нетрудно заметить, что перевозки, выполняемые в вышеперечисленных условиях, на практике встречаются редко. Попытка приближения экономико-математической модели классической транспортной задачи к реальным условиям с использованием искусственных приемов (путем введения фиктивных пунктов назначения и отправления, приведения разнородных грузов к однородному и т.п.) увеличивает трудоемкость
подготовки исходной информации при недостаточной достоверности получаемых результатов.
С появлением ПЭВМ необходимость в таких искусственных преобразованиях отпадает и транспортные задачи становятся решаемыми при любом сочетании типов грузов, дорожных условий, марок транспортных средств при соблюдении определенных ограничений.
Заметим, что при распределении транспортных средств по линиям перевозок могут быть использованы те же экономико-математические модели и критерии оптимальности, что и при расстановке машинно-тракторных агрегатов (МТА) по видам работ.
Однако известная модель распределения МТА по операциям имеет существенные недостатки. Во-первых, в ней одним из ограничений является условие обязательного выполнения заданного объема работ. Однако при недостаточно-сти ресурсов невозможно получить не только оптимальное, но и приемлемое решение задачи. Нельзя также допускать излишка ресурсов, т. е. оставлять неиспользуемые МТА и транспортные средства. Последнее обстоятельство будет свидетельствовать о возможности дальнейшего сокращения продолжительности операций (перевозок) или же при невозможности или нецелесообразности этого, выполнить дополнительный объем работ в предусмотренные сроки.
Таким образом, экономико-математическая модель задачи распределения МТА и транспортных средств по линиям перевозок должна позволять решать поставленную задачу как при нехватке, так и избытке ресурсов и определить фактическую продолжительность периодов.
Во вторых, применяемые критерии оптимальности распределения МТА и, следовательно, транспортных средств (минимум затрат или расхода топлива) обеспечивают минимизацию затрат денежно-материальных средств только за счет существенного снижения объема выполненных работ.
В докризисное время наблюдалась устойчивая тенденция роста цен на топливо-смазочные материалы (ТСМ), значительная доля которых расходуется во время уборочных работ. Из-за нехватки финансовых средств на приобретение ТСМ затрудняется бесперебойное транспортное обслуживание уборочных агрегатов и параллельно выполняемых в этот период срочных грузоперевозок. Поэтому в напряженные периоды работ более предпочтительной является расстановка транспортных средств по линиям перевозок с минимизацией стоимости израсходованных ТСМ, чем прямых затрат, так как потери продукции вследствие затягивания сроков уборки из-за простоя транспорта вследствие нехватки топлива во много раз могут превышать сэкономленные на прямых затратах средства.
В сельском хозяйстве в осенний напряженный период основной объем перевозок приходится на' обслуживание зерно- и кормоуборочных комбайнов. Для обеспечения согласованной работы зерноуборочных комбайнов и транспортных средств необходимо знать время одного цикла комбайна и оборота транспортного средства. Однако эти расчеты затрудняются из-за отсутствия зависимостей скорости движения комбайнов от урожайности, соломистости хлебной массы, а также достоверных данных по времени ожидания и выгрузки зерна из бункеров комбайнов, скорости движения автомобилей по полю, т. к. в литературе приводятся только ориентировочные значения этих величин.
Для наиболее полного использования грузоподъемности подвижного состава на перевозках зерна от комбайнов в большинстве случаев в емкости транспортных средств необходимо выгружать не целое число бункеров. При этом возникают существенные трудности. Во-первых перевод наклонного выгрузного шнека после частичной разгрузки бункера с оставшимся в нем зерном в транспортное положение затрудняется и может сопровождаться даже поломками. Во-вторых, до последующей выгрузки зерно в камере наклонного шнека уплотняется из-за тряски при движении комбайна и при последующем включе-
* Некоторое снижение цен на ТСМ в последний период носит, очевидно, временный характер.
ний выгрузного устройства его узлы и детали будут испытывать значительную перегрузку, что может привести к их поломкам. Таким образом, после частичной разгрузки бункера камеру наклонного шнека необходимо опорожнить, что может быть достигнуто совершенствованием конструкции выгрузного устройства бункера комбайна.
Составленный план расстановки транспортных средств по линиям перевозок будет реальным лишь в том случае, когда он учитывает сложившиеся условия выполнения уборочно-транспортных работ. Однако оперативное обеспечение взаимосогласованной работы уборочных агрегатов и транспортных средств возможно только с использованием ЭВМ, что требует разработки специальной прикладной программы.
Как показывает практика, большой перерасход топлива автотранспортом против нормативного происходит на обслуживании кормоуборочных комбайнов из-за большого расхождения между нормативным и фактическим значениями расхода топлива на пробег по полю при загрузке подвижного состава. Поэтому необходимо обосновать нормативное значение этого показателя и уточнить методику расчета расхода топлива автотранспортом на перевозках кормовых культур.
Совершенствованию расстановки транспортных средств по линиям перевозок путем устранения вышеуказанных недостатков, ресурсосбережению, сокращению сроков уборочных работ за счет увеличения производительности транспортного парка и, следовательно, уборочных агрегатов и других производственных операций и повышению на этой основе эффективности сельскохозяйственного производства и посвящено настоящее исследование.
В качестве объектов исследования выбраны наиболее широко используемые в сельском хозяйстве транспортные средства КамАЗ-55102, ЗИЛ-ММЗ-554, зерно- и кормоуборочные комбайны ДОН-1500, СК-5М, КОС-100, методы оптимизации и определения эффективности расстановки подвижного состава по линиям перевозок, обеспечения согласованной работы его и зерноуборочных комбайнов.
Предметом исследования являются взаимодействие подвижного состава и зерноуборочных комбайнов с целью обеспечения их согласованной работы, закономерности изменения технико-экономических показателей работы транспортных средств в зависимости от расстановки по линиям перевозок и степени использования их грузоподъемности.
В работе показано значение своевременного выполнения грузоперевозок для повышения эффективности сельскохозяйственного производства. Однако серьезным препятствием при этом является недостаточная обеспеченность сельского хозяйства Республики Башкортостан транспортными средствами. Причем более 80% автомобилей выработали свой ресурс, а темпы списания их в 20 раз превышают темпы обновления.
Проанализированы методы повышения производительности подвижного состава и экономии топлива на транспортных работах. Показано, что наиболее эффективными из них, практически не требующих капиталовложений, является оптимальная расстановка подвижного состава по линиям перевозок и более полное использование грузоподъемности транспортных средств. Выявлены недостатки применяемых экономико-математических моделей и целевых функций для оптимизации плана использования машинно-тракторных агрегатов и транспортных средств. С учетом этого, обоснована новая комплексная целевая функция и экономико-математическая модель для распределения транспортных средств по линиям перевозок, позволяющие существенно повысить производительность подвижного состава и снизить затраты на ТСМ. По результатам экспериментальных исследований установлена величина нормативного расхода топлива на пробег автомобилей при загрузке их от кормоуборочных комбайнов, определены параметры (время ожидания и разгрузки бункеров, скорость движения комбайнов в зависимости от урожайности и соломистости убираемой культуры, скорость движения автомобилей по полю), необходимые для обеспечения согласованной работы зерноуборочных комбайнов и автомобильного транспорта.
С использованием результатов экспериментальных исследований и данных, содержащихся в справочниках типовых норм выработки и расхода топлива, установлены формализованные зависимости для расчета скорости движения комбайнов ДОН-1500 и СК-5М на подборке и обмолоте валков с учетом урожайности и соломистости хлебной массы.
На примере конкретного хозяйства РБ в осенний напряженный период произведено распределение транспортных средств по линиям перевозок по предлагаемой и известной экономико-математическим моделям. Путем сопоставления получаемых при этом технико-экономических показателей работы подвижного состава выявлена целесообразность применения предлагаемой целевой функции и оптимизационной модели.
Предложена конструкция выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна, признанная изобретением (патент 2337521 РФ) и обеспечивающая функционирование уборочного агрегата без дополнительных потерь зерна при работе, в необходимых случаях, только с частичной выгрузкой его для наиболее полного использования грузоподъемности транспортных средств.
На конкретном примере показан рост производительности транспортного средства при доведении его грузоподъемности до номинальной путем загрузки не целого числа бункеров зерна.
Установлена формализованная зависимость для определения наименьшей доли емкости бункера комбайна, которой целесообразно догрузить транспортное средство для повышения его производительности в зависимости от расстояния перевозок.
Сопоставлением принятых при расчетах показателей работы автотранспортных средств параметров (скорость движения, время простоя под погрузкой и разгрузкой, в ожидании их, время определения массы груза, расход топлива при движении с грузом и без груза) с их значениями, полученными в процессе экспериментальных наблюдений, показана их удовлетворительная сходимость и, следовательно, соответствие расчетной производительности и нормы расхода топлива подвижным составом их фактическим значениям в конкретных уело-
виях работы. С учетом этого, определен экономический эффект от оптимизации плана использования транспортных средств по предлагаемой экономико-математической модели и сокращения сроков уборки зерновых и кормовых культур из-за повышения производительности подвижного состава и, следовательно, уборочных агрегатов.
Обоснована и приведена методика использования результатов исследований в условиях конкретных хозяйств. Для оперативного распределения транспортных средств по линиям перевозок с учетом реально сложившихся условий работы разработана и зарегистрирована (свидетельство Роспатента №2007612818 от 28 июня 2007 г.) прикладная программа «Уборочно-транспортный комплекс».
Научная новизна:
Разработана экономико-математическая модель распределения транспортных средств по линиям перевозок, в которой целевая функция представлена в виде дробно-линейной зависимости, а условие обязательного выполнения объемов перевозок в периодах заменено требованием выполнения одинаковой доли работ.
Обоснована методика определения эффективности расстановки подвижного состава по линиям перевозок.
Усовершенствована методика расчета нормативного расхода топлива подвижным составом на обслуживании кормоуборочных агрегатов с использованием экспериментальных данных по расходу топлива на пробег транспортных средств по полю пригих загрузке.
Разработано и защищено патентом РФ на изобретение выгрузное устройство бункера зерноуборочного комбайна, позволяющее наиболее полно использовать грузоподъемность транспортных средств путем выгрузки в их емкости дозированного по объему количества зерна.
Установлены выражения для вычисления скорости движения и времени цикла зерноуборочных комбайнов в зависимости от урожайности и соломистосте хлебной массы.
6. Разработаны алгоритм и компьютерная программа обеспечения согласованной работы уборочных агрегатов и транспортных средств в конкретных условиях работы.
На защиту выносятся:
целевая функция и экономико-математическая модель расстановки подвижного состава по линиям перевозок;
выражения для вычисления скорости движения зерноуборочных комбайнов в зависимости от урожайности и соломистости хлебной массы, наименьшей доли зерна в бункере комбайна для догружения транспортного средства с учетом расстояния перевозок и усовершенствованная методика расчета нормативного расхода топлива автотранспортом на технологическом обслуживании кормоуборочных комбайнов;
конструкция выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна, позволяющая осуществлять частичную выгрузку зерна из бункера в емкости транспортных средств;
алгоритм и компьютерная программа обеспечения согласованной работы уборочных агрегатов и транспортных средств в конкретных условиях работы.
Практическая значимость работы. Программа «Уборочно-транспортный комплекс» может быть использована сельскими товаропроизводителями для оперативного расчета технико-экономических показателей и обеспечения согласованной работы транспортных средств и зерноуборочных комбайнов с учетом текущих условий работы, а разработанная экономико-математическая модель — для расстановки подвижного состава по линиям перевозок с минимизацией затрат на топливо-смазочные материалы при существенном повышении производительности транспортных средств и зерноуборочных комбайнов.
Предложенная конструкция выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна может быть использована заводами сельхозмашиностроения при совершенствования конструкции машин для уборки зерновых культур.
Значение своевременного выполнения грузоперевозок для повышения эффективности сельскохозяйственного производства
Сельское хозяйство имеет большую номенклатуру грузов, значительный диапазон изменения расстояний перевозок и дорожных условий. Только отрасли земледелия и животноводства дают 45 наименований грузов в виде основной и побочной продукции [40]. Кроме того, 30-35 видов грузов необходимы для обеспечения производственных процессов в указанных отраслях.
Сезонный характер и специфика сельскохозяйственного производства вызывают значительные колебания объема транспортных работ. Пиковая потребность в транспорте возникает во время осеннего напряженного периода, т.е. во время уборки урожая. Сельскохозяйственный транспорт должен обеспечивать бесперебойную работу зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов. От своевременности выполнения грузоперевозок в эти периоды зависит рентабельность производства в целом.
Потери зерна П (%) от самоосыпания с начала его полного созревания могут быть вычислены по следующей зависимости [97]: где Т - количество дней после наступления полной спелости зерна, дн.
В настоящее время сроки уборки составляют 35-45 дней вместо оптимальных 12... 15 [70]. Это вызывает значительные потери и снижение качества зерна (таблица 1.2) [31, 45, 74].
Одной из главных причин затягивания сроков уборки является нехватка транспортных средств для обеспечения бесперебойной работы зерноуборочных комбайнов. Потребность в транспортных средствах в этот период в определенной мере может быть уменьшена путем совершенствования взаимодействия между ними и уборочными агрегатами.
Связь между обслуживаемыми уборочными агрегатами и транспортными средствами может быть жесткой, гибкой и свободной [70].
При жесткой связи, например, уборке силосных культур, работа комбайна невозможна даже при кратковременном отсутствии обслуживающего транспорта. При гибкой связи, например, уборке зерновых культур, для исключения простоя комбайна транспорт через определенный интервал времени должен обслуживать уборочный агрегат. В этом случае при индивидуальном закреплении транспортного средства за отдельным комбайном отказ (поломка) любой машины полностью парализует уборочный процесс. Это же наблюдается в случае отказа комбайна, обслуживаемого несколькими транспортными средствами. При отказе одного транспортного средства в данной ситуации (при исправном комбайне) работа уборочно-транспортного звена парализуется частично. С учетом этих недостатков при групповой работе машин отказываются от индивидуального закрепления транспортных средств за комбайнами. В этом случае любое транспортное средство может обслуживать любую уборочную машину. При такой схеме работы работоспособность комплекса сохраняется (в определенной мере) при отказе одной или даже нескольких машин.
Повышения производительности транспортных средств и, следовательно, уменьшения потребности в них, можно добиться сокращением пробега подвижного состава по полю прокладкой (при целесообразности) разгрузочных магистралей, уменьшением количества бункеров зерна, загружаемого в кузов автомобиля (что одновременно сокращает также пробег подвижного состава по полю) путем соответствующего закрепления транспортных средств за зерноуборочными комбайнами. Идеальным является такое сочетание уборочной и транспортной техники, когда масса зерна в бункере комбайна равна грузоподъемности автомобиля. В этом случае продолжительность ожидания транспортом погрузки равна нулю. Однако в большинстве случаев автомобили загружаются несколькими бункерами зерна. Например, при обслуживании комбайнов «Ени-сей-1200» кузов автомобиля ГАЗ-САЗ-3507 вмещает 1-2, ЗИЛ-130-80 и ЗИЛ-ММЗ-554М - до 2, КамАЗ-55102 - 2-3, КамАЗ-5320 и КамАЗ-5511 - 3-4 бункера зерна (в зависимости от вида убираемой культуры).
Если емкость бункера комбайна составляет только 3 м , то количество загружаемых бункеров зерна увеличивается в 1,5 раза и доходит для автомобилей семейства КамАЗ до 4-5. Даже при емкости бункера 6 м («ДОН-1200» и «ДОН-1500») большегрузные автомобили КамАЗ должны перевозить 2-3 бункера зерна.
В этих случаях для исключения или уменьшения времени сбора продукции транспортными средствами необходимо, по возможности, отказаться от прямых автомобильных перевозок зерна, что может быть достигнуто применением компенсаторов (промежуточных емкостей). Это позволяет реализовать в определенной мере свободную связь между уборочными агрегатами и транспортом, т.е. обеспечить независимую работу их друг от друга. Последнее обстоятельство способствует наиболее полному использованию технических возможностей уборочных агрегатов и транспортных средств.
Компенсаторы подразделяются на межоперационные и межсменные (рисунок 1.1). Первая группа компенсаторов позволяет организовать независимую друг от друга работу уборочных и транспортных средств только во время работы комбайнов. При использовании же второй группы компенсаторов автомобили могут быть использованы и после прекращения работы комбайнов.
Межоперационные компенсаторы могут быть самоходными, прицепными и стационарно-передвижными.
Обоснование критерия оптимизации и экономико-математической модели распределения транспортных средств по линиям перевозок
Планирование транспортных работ целесообразно осуществлять по основным периодам выполнения сельскохозяйственных работ. Наиболее напряженным периодом в использовании транспортных средств в сельском хозяйстве является уборка урожая. Объем транспортных работ в это время в 3...5 раз выше, чем в остальные периоды сельскохозяйственных работ.
Модель, сформированную нами с использованием методики распределения МТА по операциям, мы считаем известной. Календарный график выполнения транспортных работ в условиях вышеуказанного хозяйства, составленный на осенний период 2006 г., исходя из структуры и размеров посевных площадей, технологических карт возделывания культур, ожидаемой урожайности их, принятых норм высева семян и внесения органических и минеральных удобрений, приведен в таблице 2.2 . При этом сроки начала подборки зерновых, скашивания кукурузы, вывозки органических удобрений, минеральных удобрений для одновременного с посевом озимых внесения установлены по данным хозяйства (путем усреднения фактических сроков начала операций за последние 3 года). Сроки окончания работ (перевозок) находим по нормативной производительности зерноуборочных и кормо-уборочных комбайнов, а также оптимальной продолжительности посева озимых культур (4 дня в условиях Уральского района РФ). В качестве примера определим продолжительность уборки яровой пшеницы. В хозяйстве во время уборки используются по 8 комбайнов ДОН-1500 и СК-5М. По данным паспортизации полей, средний класс длины гона полей 1000 м, обобщенный поправочный коэффициент на уборочные работы - 0,87. Ожидаемая урожайность пшеницы 2,5 т/га при соотношении между массой зерна и соломы 1:1. При этих условиях производительность комбайнов ДОН-1500 и СК-5М составит соответственно 15,57 и 13,14 га за 7 часовую смену [85]. Площадь, занимая яровой пшеницей, равна 1748 га. При обслуживании комбайнов ДОН-1500 и СК-5 из-за различной емкости и продолжительности разгрузки бункеров производительность транспортных средств будет различной. Поэтому последний параметр необходимо рассчитывать для каждой марки комбайна отдельно. Площадь, убираемая комбайнами ДОН-1500 и СК-5М, составит соответственно 950 и 798 га (пропорционально их производительности). Продолжительность уборки составит: Перевозки нефтепродуктов, молока, скота, и т.п., выполняемые специальными автомобилями, в график не включены. Продолжительность уборки других культур определена аналогично. На хлебоприемный пункт вывозка зерна начинается после его подработки и создания определенного задела. Объем вывозки зерна установлен в процентах (30%) от его валового сбора с учетом сложившихся пропорций в хозяйстве. На календарном графике транспортных работ были выделены расчетные периоды так, чтобы внутри них начатые операции не заканчивались, а новые не начинались. Необходимо стремиться к тому, чтобы количество расчетных периодов было по возможности меньше, так как с ростом их числа увеличиваются размеры задачи и число случаев перебрасывания транспортных средств с одной транспортной операции на другую при переходе с одного периода на другой. В напряженные периоды (в нашем случае IX-XV) для обеспечения более равномерной загрузки транспортных средств и снижения общей потребности в них необходимо по возможности выравнивать суммарные дневные объемы грузоперевозок путем изменения их сроков в допустимых пределах, корректировки дневных темпов работ по периодам на конкретных операциях. Эта задача в IX- XV периодах (таблица 2.2) нами решена за счет изменения дневных объемов перевозок органических удобрений. Одна и та же операция может выполняться различными транспортными средствами. С учетом этого составляем многовариантный список их (приложение 1) для выполнения операций в IX-XV периодах из имеющихся в СПК «Инякский» транспортных средств (таблица 3.1). Первоначально в многовариантный список был включен только автомобильный транспорт. Решение задачи по предлагаемой модели показало, что при этом доли выполненных работ в IX...XV периодах составили соответственно 0,84; 0,85; 0,84; 0,83; 0,85; 0,86 и 0,84. Таким образом, во всех периодах объемы перевозок не выполняются, что приведет к недопустимым простоям зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов. Кроме того, колебания выполненных долей работ в периодах будет сопровождаться перебрасыванием транспортных средств с одной линии перевозок на другую на стыке периодов. Для устранения этого, во-первых, в многовариантный список был включен тракторный транспорт (Т-150К+ОЗТП-9554 и МТЗ-80+2ПТС-4), который без ущерба для других сельскохозяйственных работ в этот период может быть использован на перевозках грузов.
Во-вторых, в календарном графике транспортных работ дневные объемы перевозок в периодах были подкорректированы за счет изменения количества вывозимых на поля органических удобрений.
Разработка конструкции выгрузного устройства бункера зерноуборочного комбайна
По результатам экспериментальных исследований получены необхо димые данные для обеспечения согласованной работы зерноуборочных ком байнов и транспортных средств. Математическое ожидание скорости движения автомобилей по полю составило 13 км/ч, время ожидания и выгрузки зерна из бункера комбайна ДОН-1500 - соответственно 1,26 и 2,84 мин. Установлено выражение для вычисления скорости движения комбайнов СК-5М и ДОН-1500 в зависимости от урожайности и соотношения между массой зерна и соломы. Рассчитанное с использованием этой зависимости время цикла комбайна отличается от его экспериментального значения не более чем на 8%. 2. Экспериментально установлено, что норма расхода топлива автомобилями на пробег по полю при обслуживании кормоуборочных комбайнов (работающих на малых скоростях) в 3,75 (вместо 1,2 по принятой методике) раза превышает линейную норму расхода топлива при движении по дорогам. С учетом этого, усовершенствована методика расчета нормативного расхода топлива автотранспортом на обслуживании кормоуборочных комбайнов. 3. Сопоставление принятых при расчетах показателей работы автотранспортных средств (скорость движения, время простоя под погрузкой и разгрузкой, в ожидании их, время определения массы груза, расхода топлива при движении с грузом и без груза) с их значениями, полученными в процессе экспериментальных наблюдений, показало их удовлетворительную сходимость. При этом разница между принятыми и опытными значениями не превышает по скорости движения 2,3...6,8%, времени простоя под погрузкой и разгрузкой 1,5...2,0%, ожиданию их 1,3%, расходу топлива - 1,7...10,3%. Разница между расчетной и фактической производительностью автомобилей ЗИЛ-ММЗ-554 на перевозке зерна от комбайнов не превышает 3,3%, а автомобилей КамАЗ-55102 на обслуживании кормоуборочных комбайнов - 0,4%. Использование компьютерной программы «Уборочно-транспортный комплекс» для расчета технико-экономических показателей и обеспечения согласованной работы зерноуборочных комбайнов и транспортных средств Функциональным назначением программы является: - расчет сменной производительности зерноуборочных комбайнов с учетом текущих условий их работы; - определение оптимального количества зерноуборочных комбайнов на поле с учетом их производительности и площади убираемого массива; - определение высоты дополнительных бортов автомобилей для более полного использования их грузоподъемности; - расчет сменной производительности и нормативного расхода топлива транспортными средствами за смену; - определение необходимого количества транспортных средств (одной марки) для обслуживания группы зерноуборочных комбайнов. Алгоритм программы представлен на рисунке 5.1. Программа выполнена на языке программирования Visual Basic 6.0. Работа с программой строится на диалоговом режиме — на экране последовательно появляются окна (формы) программы с предложением выбрать или ввести необходимую информацию. Интерфейс работы программы показан в приложении 14. При запуске программы появляется титульная форма с краткой информацией (приложение 14). При нажатии на кнопку «Начать расчет» появляется форма «Условия работы». В текстовые поля этой формы необходимо ввести требуемые данные. Длину гона поля можно выбрать из вспльгеающего меню в известных нормативных диапазонах или вписать его конкретное значение в поле этого меню, если оно известно. Нажатие на кнопку «Далее» подтверждает введенные данные и сохраняет их в памяти ЭВМ. Затем появляется форма «Культура», в которой указывается наименование убираемой культуры; вид уборки (прямое комбайнирование или подборка валков) и вводятся величина соотношения между массой зерна и соломы, значения урожайности, влажности, засоренности и полеглости. Нажатие кнопки «Далее» подтверждает введенные значения и открывает следующую форму -«Выбор марки комбайна и жатки».
В этой форме из всплывающего меню выбирают марку комбайна и жатки. При однофазной уборке выбирается жатка для прямого комбайнирования, а при подборке валков - жатка, которой были образованы валки. Если известно количество одновременно работающих комбайнов, то это число записывается в соответствующее поле. При необходимости рассчитывается оптимальное количество комбайнов. Для этого достаточно нажать на кнопку «Рассчитать оптимальное количество комбайнов». Тогда прикладная программа, исходя из площади убираемого поля и производительности комбайна, рассчитывает и записывает количество комбайнов в соответствующее поле формы. Нажатие кнопки «Далее» открывает форму «Проверка вводимых параметров». На экране появляются все ранее введенные данные. Если какие-либо значения параметров введены неправильно, то нажатием на кнопку «Назад» можно вернуться в предыдущие формы и ввести необходимые исправления. Нажатие кнопки «Далее» подтверждает все введенные значения и открывает следующую форму - «Выбор марки транспортного средства».
Эта форма состоит из трех блоков: «Транспортное средство (ТС)», «Показатели за смену» и «Расчет состава уборочно-транспортного комплекса с выбранным ТС»
В блоке «Транспортное средство (ТС)» из всплывающего меню выбирается марка транспортного средства. При нажатии кнопки «Рассчитать высоту дополнительных бортов автомобиля» появляется диалоговое окно, которое предлагает ввести ограничение по высоте. Ограничение высоты зависит от марки обслуживаемого комбайна, высоты ворот складского помещения или тоннеля под железнодорожным полотном и т.д. После введения ограничения по высоте бортов и нажатия кнопки «Рассчитать» компьютер вычисляет высоту бортов и вставляет эту величину в текстовое поле «Высота бортов». Если высота бортов известна заранее, то ее значение нужно вписать в текстовое поле «Высота бортов», не нажимая на кнопку «Рассчитать высоту дополнительных бортов автомобиля». Кроме этого, в этом блоке задается количество бункеров зерна, перевозимых транспортным средством: целое или дробное. Блок «Показатели за смену» позволяет в оперативном режиме создавать многовариантный список транспортных средств для оптимизации плана их использования.
Экономический эффект от повышения производительности транспортных средств и снижения расхода топлива
Разработаны алгоритм и прикладная программа для расчета технико-экономических показателей и обеспечения согласованной работы зерноуборочных комбайнов и транспортных средств.
Годовой экономический эффект от повышения производительности транспортных средств, уменьшения расхода топлива, сокращения сроков уборки зерновых и кормовых культур в условиях вышеуказанного хозяйства составляет около 1,2 млн. руб., а по Республике Башкортостан - около 101 млн. руб.
Обоснована целевая функция в виде дробно-линейной зависимости и экономико-математическая модель распределения транспортных средств по линиям перевозок, позволяющие существенно повысить производительность подвижного состава и снизить энергозатраты на грузоперевозках. Разработаны методики приведения целевой функции к виду линейной зависимости и опре деления сравнительной и абсолютной эффективности предлагаемой модели. Установлено, что при распределении транспортных средств по линиям перевозок в условиях СПК «Инякский» Зианчуринского района Республики Башкортостан с использованием предложенной модели объемы перевозок за один и тот же отрезок времени возрастают на 7,9 %, а затраты на топливо-смазочные материалы снижаются на 4,9 % по сравнению с известной моделью. Только за счет расстановки подвижного состава по линиям перевозок по новой модели в условиях вышеуказанного кооператива можно добиться повышения производительности и снижения затрат на топливо-смазочные материалы соответственно на 20,4 и 32% по сравнению наихудшим вариантом распределения транспортных средств. 2. По результатам экспериментальных исследований получены необхо димые данные для обеспечения согласованной работы зерноуборочных ком байнов и транспортных средств. При этом математическое ожидание скорости движения автомобилей по полю составило 13 км/ч, время ожидания и выгрузки зерна из бункера комбайна ДОН-1500 - соответственно 1,26 и 2,84 мин. Установлено выражение для вычисления скорости движения комбайнов СК-5М и ДОН-1500 в зависимости от урожайности и соотношения между массой зерна и соломы. Рассчитанное с использованием этой зависимости время цикла комбайна отличается от его экспериментального значения не более чем на 8%. 3. Установлено экспериментально, что норма расхода топлива автомоби лями на пробег по полю при обслуживании кормоуборочных комбайнов (работающих на малых скоростях) в 3,75 (вместо 1,2 по принятой методике) раза превышает линейную норму расхода топлива при движении по дорогам. С учетом этого, усовершенствована методика расчета нормативного расхода топлива автотранспортом на обслуживании кормоуборочных комбайнов. Сопоставление принятых при расчетах показателей работы автотранспортных средств (скорость движения с грузом и без груза, время простоя под погрузкой и разгрузкой, в ожидании их, время определения массы груза, расхода топлива) с их значениями, полученными в процессе экспериментальных наблюдений, показало их удовлетворительную сходимость. При этом разница между принятыми и опытными значениями не превышает по скорости движения 2,3...6,8%, времени простоя под погрузкой и разгрузкой 1,5...2,0%, ожиданию их 1,3%, расходу топлива - 1,7.. .10,3%). Разница между расчетной и фактической производительностью автомобилей ЗИЛ-ММЗ-554 на перевозке зерна от комбайнов не превышает 3,3%о, а автомобилей КамАЗ-55102 на обслуживании кормоуборочных комбайнов — 0,4%. 4. Разработана конструкция устройства, позволяющая выгрузить из бункеров комбайнов дозированное по объему количество зерна в емкости транспортных средств для более полного использования их грузоподъемности. Установлена зависимость для определения наименьшей доли емкости бункера комбайнов, которой целесообразно догрузить транспортное средство для повышения его производительности с учетом расстояния перевозок. 5. Разработана прикладная программа обеспечения согласованной работы уборочных агрегатов и транспортных средств с учетом сложившихся условий работы. 6. Годовой экономический эффект от повышения производительности транспортных средств, уменьшения расхода топлива, сокращения сроков убор ки зерновых и кормовых культур в условиях вышеуказанного хозяйства состав ляет около 1,2 млн. руб.
