агрегатов в условиях поточно-технологических линий

 

Для иллюстрации взаимовлияния параметров МТА в условиях ПТЛ построим элементарную имитационную модель уборочно-транспортной операции. В качестве объекта моделирования возьмём ПТЛ уборки зерновых. Для доставки зерна и половы применена перегрузочная организация взаимодействия агрегатов, для соломы – перевалочная, и в данном примере рассматриваться не будет. Схема организации взаимодействия агрегатов приведена на рис. 6.4.

В ПТЛ входит звено комбайнов Дон-1500, выполняющих прямое комбайнирование со сбором половы в прицепную тележку 2ПТС-4. Для разгрузки бункеров комбайнов и доставки зерна на край поля использован транспортный агрегат из трактора Т-150К+ бункера - перегружателя Дон - 20НПП, для доставки зерна на ток - КамАЗ 5320 с прицепом ГКБ 8350. На току имеется разгрузчик автомобилей У15 - УРАГ. Для доставки половы к месту складирования использован транспортный агрегат из трактора МТЗ–80 + тележки 2ПТС-4.

 Звено комбайнов убирает озимые урожайностью G ^о 45 ц/га на поле в 100га (l_гон = 1000 м). Отношение зерна к соломе - 1/1, доля половы и сбоины в соломе – 20% (урожайность по полове G¹ = 9 ц/га). На поле сделаны обкосы для разворота комбайнов. Поле разделено прокосами на 4 делянки; расстояние от поля до тока l_дст¹ – 4 км по грунтовой дороге, расстояние до склада половы (фермы), l_дст² - 8 км по грунтовой дороге.

 

 

Рис. 6.4. Схема организации взаимодействия агрегатов и машин при уборке зерновых прямым комбайнированием:          - доставка на поле;         - рабочий ход на поле;       - холостой пробег при доставке на поле;  - развороты на поле и при доставке;    - маневрирование на поле; - передача продукта звеньями ПТЛ

 

Основные параметры машин и агрегатов ПТЛ следующие.

Рабочее звено – комбайны Дон – 1500 + тележки 2ПТС-4: ширина захвата, В_р – 6 м; скорость V_р  при прямом комбайнировании – 6 км/ч; вместимость бункера W_р  – 4 т зерна; разгрузка бункера t^вз₁ – 1,5 мин; среднее время одного разворота агрегата комбайн + тележка в конце гона и переезда к следующему гону, t^рз₁ – 5 мин; вместимость тележки – 40 м³, её грузоподъёмность W_т4 – 4 т; время замены заполненной тележки порожней, t^ман₁  – 7 мин.

Транспортное звено № 1 сформировано из агрегатов - трактор Т-150 + бункер-перегружатель Дон – 20 НПП: вместимость W_т2 бункера перегружателя - 8 т; скорость транспортирования V ^тр₂  – 3,5 км/ч; скорость холостого хода V ^хх₂  – 10 км/ч; время разгрузки, t^вз₂ – 3 мин.

Транспортное звено № 2 – автомобили с прицепом КамАЗ 5320 + ГКБ 8350: грузоподъёмность W_т3 – 16 т; средняя рабочая скорость по просёлку, V^тр₃   – 14 км/ч; скорость холостого хода  V ^хх₃ – 15 км/ч; разгрузка, t^вз₃ – 10 мин.

Транспортное звено № 3 – агрегаты трактор МТЗ-80 + тележка 2ПТС-4: грузоподъёмность, W_т4 – 4 т; средняя рабочая скорость V ^тр₄      – 10 км/ч; скорость холостого хода V ^хх₃  – 12 км/ч; смена тележки у комбайна, t^ман₁ º t^ман₄ – 7 мин; саморазгрузка у склада, t^вз₄ – 6 мин.

Для определения количества агрегатов в звеньях ПТЛ рассчитаем время цикла t^Ц для агрегатов этих звеньев.

1. Расчёт времени цикла комбайна включает:

- путь заполнения бункера W_р  комбайна вместимостью 4 т

м;

 - время заполнения бункера

мин;

- время на переезды и повороты

мин.

Таким образом, время цикла t^Ц _1P рабочего агрегата до разгрузки бункера, без учёта возможного времени ожидания, будет

мин.

После выполнения 5-ти рабочих циклов заполнится тележка половой и будет заменена порожней. Общий t^Ц ₁ цикл работы агрегата составит

мин.

Технологическая производительность Q_Т агрегата в рабочем звене, без учёта времени возможного ожидания, составит:

 кг/час.

Общая производительность ПТЛ - около 21 т/ч.

2. Расчёт времени цикла бункера-перегружателя включает:

- маневрирование к комбайну №1 – t^МАН_2-1 = 1,5 мин;

- разгрузку комбайна №1 - t^ВЗ _1-2 =1,5 мин;

- маневрирование к комбайну №2 – t^МАН_2-1 = 1,5 мин;

- разгрузку комбайна №2 - t^ВЗ _1-2 =1,5 мин;

- доставку зерна на край поля, t^дст ₂, при среднем расстоянии доставки l_дст⁰ – 500 м

мин;

- разгрузку бункера в автомобиль - t^ВЗ _2-3 = 3 мин;

- холостой пробег бункера-перегружателя - t^хх ₂,

мин.

Время работы t^Ц _2р бункера-перегружателя, без учёта ожидания, составит

t^Ц _2р =2 t^МАН_2-1  + 2 t^ВЗ _1-2 + t^дст ₂ + t^ВЗ _2-3 + t^хх ₂ = 20,5 мин.

Таким образом, время t^ож ₂ бункера перегружателя будет 1 мин, общий цикл t^Ц ₂ будет 21,5 мин., а у комбайна №2 смещение по времени – 3 мин. В общем случае это не ожидание.

 3. Расчёт времени цикла t^Ц ₃ автомобиля Камаз - 5920 с прицепом ГКБ – 8350 включает:

- время разгрузки бункера в автомобиль - t^ВЗ _2-3 = 3 мин;

- время ожидания t^ож ₃ автомобилем очередного подхода бункера перегружателя, при t^Ц ₂ = 21,5 мин, составит t^Ц ₂ - t^ВЗ _2-3=18,5 мин;

- время разгрузки бункера в прицеп - t^ВЗ _2-3 = 3 мин;

- время доставки зерна на ток, t^дст ₃, при среднем расстоянии доставки l_дст¹ – 4 км,

мин;

- время разгрузки автомобиля и прицепа на току - t^ВЗ _3-3=10 мин;

- время t^хх ₃ холостого пробега автомобиля от тока на край поля

мин.

Время работы t^Ц _3р автомобиля с прицепом, без учёта ожидания после возвращения на край поля, составит

t^Ц _3р =2 t^ВЗ _2-3 + t^ож ₃ + t^дст ₃ + t^ВЗ _3-3 + t^хх ₃ = 68 мин.

4. Расчёт времени цикла t^Ц ₄ агрегата трактора МТЗ - 80 с тележкой 2ПТС4 включает:

- время подачи тележки от края поля к комбайну, t^ман_4-1 =3 мин;

- время смены тележки у комбайна, t^ман₁ º t^ман₄ – 7 мин;

- время доставки половы, t^дст ₄, при среднем расстоянии доставки l_дст² – 8 км,

мин;

- время саморазгрузка у склада, t^вз₄ – 6 мин;

- время t^хх₄ холостого пробега трактора с тележкой от тока на край поля

мин.

Время работы t^Ц _4р трактора с прицепом, без учёта ожидания после возвращения на край поля, составит

t^Ц _4р = t^ман_4-1 + t^ман₄ + t^дст ₄ + t^ВЗ ₄ + t^хх ₄ = 104 мин.

 Необходимое количество агрегатов из трактора с бункером - перегружателем, автомобилей с прицепом и агрегатов из трактора и прицепной тележки для эффективной работы звена из 2-х комбайнов Дон – 1500, формально, можно рассчитать

,

где j – порядковый номер звена в ПТЛ.

Таким образом, на 2 комбайна и 1 агрегат из трактора с бункером - перегружателем необходимо 4 (3,16) автомобиля и 2 (1,816) агрегата из трактора и прицепной тележки.

Если допустить ожидание t^ож₁ агрегатов в рабочем звене в 1,1 минуту, для работы в ПТЛ будет достаточно 3-х автомобилей с прицепом, но производительность Q_Т  рабочего звена (или всего ПТЛ, что то же самое) составит

 кг/час,

или на 4,6 % меньше.

Если урожайность зерновых G составит 25 ц/га, то состав ПТЛ останется прежним, но производительность Q_Т будет 13750 кг/час. Если урожайность зерновых G составит 18 ц/га, то необходимое количество автомобилей уменьшится до 2-х, а производительность Q_Т будет 10500 кг/ч.

Если рассмотреть в составе рабочего звена ПТЛ некоторые новые комбайны, пропускная способность которых увеличена на 10%, а вместимость W р бункера увеличена до 6 т, то окажется необходимым в состав ПТЛ вводить ещё один агрегат Т-150К+ бункер перегружатель Дон – 20 НПП, а производительность звена, при урожайности G =45 ц/га, составит 24 т/ч. Таким образом, увеличение производительности ПТЛ на 12% приведет к увеличению затрат на уборку на 15% и на 18,75% к увеличению капитальных затрат на ПТЛ.

Анализ приведенных расчётов показывает, что увеличение производительности агрегатов любого звена уменьшит состав ПТЛ только тогда, когда сокращение времени цикла агрегатов в этом звене D t^Ц_j, помноженное на количество агрегатов Nj в этом звене, будет больше или равно времени цикла t^Ц _j.

D t ^Ц _j ^. Nj = t^Ц_j,

где D t^Ц_j - разность в продолжительности цикла прежней и новой машин.

Сказанное выше справедливо также, если модернизация касается грузоподъёмности или вместимости бункера машины. Например, оправдано увеличение грузоподъёмности автомобилей с прицепом до 21,5 т или увеличение средней скорости доставки и холостого хода до 30 км/ч.

Очевидно, что модернизация машины, повышающая её производительность на 5%, имеет смысл только, когда количество агрегатов в звене больше или равно 20.

Следует иметь в виду, однако, что рассмотренная нами детерминированная модель ПТЛ даёт только ориентировочные оценки. В реальных условиях – из-за колебаний урожайности, влажности убираемого хлеба, изменения освещённости, утомляемости механизаторов и водителей - время цикла t^Ц агрегатов является случайными величинами, математическое ожидание которых составляет 80…90% от приведенных выше расчётных данных, а дисперсия – около 30% от математического ожидания. При таких разбросах времени цикла t^Ц агрегатов при перегрузочной технологии неизбежно возникают потери времени на ожидание во всех звеньях ПТЛ. Определение характеристик ПТЛ в таких условиях производят методами статистического моделирования. Получаемые при этом оценки на 70-75% ниже, полученных нами, расчётных оценок, и практически совпадают с экспериментальными оценками, полученными при испытаниях.

Однако и детерминированные, смещённые оценки показателей ПТЛ широко используют в практике проектирования для получения сравнительных оценок эффективности машин и агрегатов.