Большегрузный прицеп-перегружатель как элемент сложной системы на уборке зерновых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Большегрузный прицеп-перегружатель как элемент сложной системы на уборке зерновых

Тихоновский В.В.

Аннотация

В статье рассматривается возможность повышения эффективности транспортного обслуживания высокопроизводительных зерноуборочных комбайнов путем включения в уборочно-транспортную систему большегрузных прицепов-перегружателей. Установлено, что ввод в схему транспортного обслуживания высокопроизводительных зерноуборочных комбайнов большегрузного прицепа-перегружателя позволяет снизить коэффициенты простоя уборочных машин и магистральных поездов, обеспечивая достижение максимальной производительности уборочно-транспортной системы. транспортное обслуживание большегрузный

Ключевые слова: УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ, ЗЕРНОУБОРОЧНЫЕ КОМБАЙНЫ, ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА, БОЛЬШЕГРУЗНЫЙ ПРИЦЕП-ПЕРЕГРУЖАТЕЛЬ, ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ (ПиМ)

Использование высокопроизводительных комбайнов на уборке зерновых в Сибири предъявляет повышенные требования к их транспортному обслуживанию. Для решения данной задачи и исключения переуплотнения почвы в странах Западной Европы и Америки нашли широкое применение перегрузочные технологии с включением в состав комплекса машин - так называемых большегрузных прицепов-перегружателей (БПП) [1, 2].

Для достижения большего эффекта всех звеньев уборочно-транспортных систем (УТС) необходимо обеспечить условие поточности. [3, 4, 5]. Однако производственная эксплуатация сложных УТС выявила значительные простои технологических машин.

Решения данного вопроса можно достичь за счет применения перегрузочной технологии, которая предполагает введение в УТС нового элемента в виде большегрузного прицепа-перегружателя [3, 4, 6, 7] (рис. 1).

Рис. 1. Транспортное обслуживание УМ с перегрузкой материала в БПП

Ранее при исследовании транспортного обслуживания уборочных машин (УМ) рассматривалось применение изготавливаемых в хозяйствах различных прицепных и самоходных ёмкостей-перегружателей (прицепов-перегружателей) малой грузоподъёмности от 5 до 12 т, а также автомобильных и тракторных прицепов и полуприцепов, что отражено в научной литературе [8, 9, 10, 11 и др.].

Как показал анализ предшествующих исследований, вопросы, связанные с транспортным обслуживанием с использованием БПП, учитывая современные подходы и насыщение сельскохозяйственной техники современными электронными средствами мониторинга и навигации, рассмотрены не в полном объёме.

Функционирование машин при этой схеме обслуживания заключается в следующем: на поле прокладывают разгрузочные магистрали, а БПП собирают зерно от уборочных машин и перемещают его на край поля или разгрузочную магистраль (РМ) и перегружают в магистральные поезда. Если в процессе загрузки магистрального поезда (ТС) к нему подходит комбайн с полным бункером, то он разгружается непосредственно в ТС, минуя БПП.

Тогда УТС можно представить как сложную систему массового обслуживания с поступлением заявок двух типов.

Заявки первого типа, т.е. комбайны (УМ), обладают абсолютным приоритетом перед заявками второго типа, магистральными автопоездами. Для данного потока наиболее приемлема система массового обслуживания со смешанным поступлением заявок, где БПП обслуживает УМ, поступающие в систему с параметром ₁, и ТС, поступающие с параметром ₂.

Рассмотрим случай функционирования одноканальной СМО, в которую поступает поток УМ с заполненными бункерами и ТС с порожними кузовами (рис. 1). Особенность потоков в том, что магистральные автопоезда, застав все комбайны за работой или обслуживающимися, становятся в очередь, ожидая обслуживания. БПП обслуживает комбайны, а когда все комбайны работают, БПП обслуживает ТС, при заполнении бункера хотя бы у одного комбайна БПП уходит его обслуживать, заканчивая погрузку ТС.

Временные характеристики, описывающие обслуживание УМ и ТС, также являются случайными величинами, подчиняющимися показательному закону распределения. Интенсивность обслуживания УМ - ₁. Интенсивность обслуживания ТС - ₂. Временные характеристики, описывающие обслуживание УМ, представляют собой случайную величину с одинаковым распределением вероятностей Р (t).

Взаимодействие элементов УТС происходит в едином технологическом процессе в границах поля и прилегающих дорог. Комбайны перегружают зерно из полных бункеров в большегрузный прицеп-перегружатель, который, обслужив все УМ, перегружает собранный материал в магистральные автопоезда, ожидающие на разгрузочной магистрали или на краю поля.

При функционировании УТС имеются исключения в виде прямого потока зерна от УМ в магистральные поезда. Это возможно в случае, когда БПП занят, а комбайн набрал бункер и находится вблизи от ТС.

Рассмотрим взаимодействие подсистем уборочно-транспортной системы на уборке зерновых. Представим УТС как одноканальную систему массового обслуживания с очередями, в которую поступают два потока заявок, распределённых по произвольному закону. Уборочные машины и магистральные поезда поступают на обслуживание к БПП с интенсивностью, соответственно, ₁ и _2, а большегрузный прицеп-перегружатель обслуживает эти заявки с интенсивностью µ₁ и µ_2.

По характеру входные потоки заполненных бункеров и прибытия ТС на поле из-за случайных промежутков времени между их поступлениями будем рассматривать как стохастические простейшие потоки. При этом на движение потока зерна в пределах поля будет влиять эффективность БПП, который является связующим звеном между ТС и УМ. Поэтому при взаимодействии БПП и ТС, УМ и БПП следует учитывать время цикла БПП в зависимости от количества машин в УТС.

Рассмотрим работу системы, состоящей из m ТС и n УМ и БПП, при этом объём прицепа-перегружателя больше либо равен суммарному объёму бункеров комбайнов системы: Q_БПП? УQ_Б где Q_БПП - объем БПП в м³, УQ_Б - суммарный объем бункеров УМ.

Так, при обслуживании УМ время цикла БПП для обеспечения их бесперебойной работы опишем выражением следующего вида, которое справедливо при условии, что в звене n ? 2:

,

где: время переезда от одного комбайна к следующему, ч.;

изменение времени переезда от одного комбайна к следующему с ПиМ, ч.; без применения ПиМ ч.;

время переезда от одного комбайна к следующему с ПиМ, ч.;

время переезда от одного комбайна к следующему без ПиМ, ч.;

t_nвыгр - время выгрузки комбайна в большегрузный прицеп-перегружатель, ч.;

t_тс - время переезда от последнего комбайна к ТС, ч.;

t_ТСвыгр - время разгрузки БПП в магистральный автопоезд, ч.;

t₁ - время переезда от магистрального автопоезда до первого комбайна, ч.

На основе расчетных данных с использованием реальных временных характеристик, найденных экспериментально, были получены зависимости: Кк,Кт = f(б) (рис. 2).

Анализ полученных зависимостей позволил установить, что при обеспечении пропускной способности б₂ = 0,98…..1,2 простои машин будут минимальными, что увеличит время полезной работы, следовательно, это приводит к увеличению производительности УТС в целом.

Рис. 2. Зависимость коэффициента простоя УМ и ТС от пропускной способности б₂

Экспериментальные исследования технологической схемы транспортного обслуживания зерноуборочных комбайнов с использованием большегрузного прицепа-перегружателя, агрегатируемого с трактором-тягачом (рис. 3), были проведены в Кочковском районе Новосибирской области. В этом случае использовались разработанные авторами методы позиционирования и мониторинга машин в подсистемах.

Рис. 3. Транспортное обслуживание комбайнов с применением большегрузного прицепа-перегружателя

При проведении исследований фиксировались следующие временные параметры: время намолота бункера комбайном, время оборота ТС, время простоя УМ и ТС. В качестве критерия оценки работы использовалась производительность УТС.

Анализ теоретических и экспериментальных зависимостей показывает, что экспериментальные кривые близки к теоретическим, т.е. применяемая модель описания данной технологической схемы транспортного обслуживания уборочных машин достаточно адекватна. Необходимо отметить, что использование БПП в схеме транспортного обслуживания зерноуборочных комбайнов позволяет снизить коэффициенты простоя УМ и магистральных поездов, обеспечивая достижение максимальной производительности УТС.

Список использованных источников

1. Даммер С. Оптимизация полевых работ. Комбайновая уборка ни минуты простоя / Даммер С., Дегнер И. // Новое сельское хозяйство. - 2000. - № 2. - С. 34-37.

2. ADAS. Cost of soil compaction during corn harvest // Farm Journal. - 1990. - Vol. 16, N 10. - P. 19-20.

3. Анискин В.И. Технологии и транспортные средства для перевозки зерна / В.И. Анискин, Н.Е. Евтюшенков // Техника в сельском хозяйстве. -2005. - № 1. - С.7-11.

4. Измайлов А.Ю. Методика исследования уборочно-транспортных процессов / А.Ю. Измайлов, Н.Е. Евтюшенков // Техника в сельском хозяйстве. - 2010. - № 2. - С. 40-43.

5. Пьянов С.В. Уборочно-транспортный комплекс машин для крупнотоварного производства зерна / С.В.Пьянов // Техника в сельском хозяйстве. - 2003. - № 1. - С. 11-14.

6. Измайлов А.Ю. Типаж и структура транспортных погрузочно-разгрузочных средств АПК // Техника в сельском хозяйстве. - 2006. - № 4. - С. 4-7.

7. Измайлов А.Ю. Эффективность новых транспортных технологий в АПК / А.Ю.Измайлов, Н.Е.Евтюшенков // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2009. - № 2(9). - С. 32-36.

8. Капланович М.С. Справочник по сельскохозяйственным транспортным работам. - М.: Россельхозиздат, - 1982. - 315 с.

9. Пискарёв А.В. Некоторые вопросы теории и расчёта уборочно-транспортной линии с применением промежуточного компенсатора / А.В. Пискарёв, В.Д. Игнатов // Тр. Новосиб. СХИ. - Новосибирск, 1969. - Т. 33. - С. 75-79.

10. Пискарёв А.В. Технологический процесс уборочно-транспортных работ с применением зернонакопителей / А.В. Пискарёв, В.Д. Игнатов // Тр. СибВИМ. - Новосибирск, 1969. - С. 58-60.

11. Пискарёв А.В. Элементы теории уборочных поточных линий с использованием промежуточных компенсаторов / А.В. Пискарёв, Ю.Н. Блынский // Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка / НСХИ. - Новосибирск, 1975. - С. 9-14.

Размещено на Allbest.ru