уборки силосных культур

1. Выписать из табл. 8.1 исходные данные по соответствующему ва­рианту задания.

2. Сформулировать основные агротехнические требования.

3. Выбрать ресурсосберегающие агрегаты.

4. Организовать эффективную взаимосвязанную работу уборочных агрегатов и транспортных средств.

5. Представить основные результаты расчетов в форме, таблицы, приведенной в конце задания.

Основные положения

Основной целью задания является освоение студентами современ­ных методов оптимального проектирования сложных производственных, процессов, связанных с уборкой с.-х. культур на основе общих принципов операционной технологии механизированных работ, излагаемых в курсе ЭМТП.

В результате выполнения задания на примере уборки силосных культур студент должен получить навыки обеспечения эффективной ресурсосберегающей работы всех агрегатов при высоком качестве техноло­гического процесса. Пункты задания охватывают все основные элементы операционной технологии, включая агротехнические требования (пункт 2); подготовку агрегатов (пункт 3); подготовку поля и организационные работы агрегатов (пункт 4); контроль качества работы (пункт 4); охрану труда и технику безопасности (пункт 4).

Уборка силосных культур (кукурузы, подсолнечника и др.) является одним из наиболее напряженных технологических процессов с участием большого количества людей и разнотипных агрегатов. При этом излагае­мые принципы и методы расчетов в значительной степени применимы и к другим уборочным процессам.

Таблица 8.1

Примерные варианты заданий

Методические указания по выполнению задания

1. Выписать исходные данные из табл. 8.1 в соответствии с номером варианта задания. При необходимости исходные данные могут быть изме­нены преподавателем с учетом местных условий.

2. Основные агротехнические требования: оптимальная влажность массы силосных культур – 60-70 %; требуемые сочетания влажности массы силосных культур w и длины резки l: w £ 65 %, l = 2-3 см; w = 70-75 %, l = 4-5 см; w = 80 %, l = 8-10 см. Высота среза 5-6 см для тонкостебель­ных и 8-10 см – для толстостебельных культур.

Продолжительность уборки силосных культур, посеянных одновременно, – до 10 дней, а продолжительность заполнения одного силосохранилища – не более 3-4 дней. Общие потери зеленой массы при уборке и перевозке до 3 %.

3. Выбор ресурсосберегающих агрегатов осуществляется в зависимости от условий работы уборочных агрегатов, транспортных средств и тракторов для уплотнения силосной массы в хранилищах, отвечающих со­временным требованиям ресурсосбережения и высокой производительно­сти. Составы и основные эксплуатационные показатели для наиболее распространенных силосоуборочных агрегатов приведены; в табл. 8.2.

При выборе из табл. 8.2 эффективных силосоуборочных агрегатов, отвечающих требованиям ресурсосбережения и высокой производитель­ности, в качестве основных факторов учитываются длина гона L и уро­жайность и, заданные в табл. 8.1.

Значениям L £ 500 м и и £ 40 т/га примерно соответствуют агрегаты с мощностью двигателя N_H £ 100 кВт, а при L > 500 м и и > 40 т/га – агре­гаты, с мощностью двигателя N_H > 100 кВт. К элементам подготовки агре­гатов относится также настройка комбайнов на соответствующий режим работы с учетом имеющихся рекомендаций.

Для уплотнения силосной массы в траншеях целесообразно исполь­зовать гусеничные тракторы ДТ–75М и Т–150.

В качестве транспортных средств для перевозки силосной массы ис­пользуют: тракторный транспорт МТЗ–80(82) + 2–ПТС–4–887 с номинальной грузоподъёмностью Q_ГН = 4000 кг и МТЗ–80(82) + ПСЕ–12,5 с такой же номинальной грузоподъёмностью Q_ГН = 4000 кг; автомобили-самосвалы типа ГA3–CA3–53Б и ЗИЛ–ММЗ–554М с грузоподъемностью соответственно Q_ГН = 3500 кг и Q_ГН = 5500 кг.

Таблица 8.2

Составы, и основные эксплуатационные показатели

силосоуборочных агрегатов

При расстоянии перевозки l_Г £ 8 км и пропускной способности ком­байна П_Н £ 15 кг/с эффективнее использовать тракторный транспорт, а при l_Г > 8км и П_Н > 15 кг/с – автомобили-самосвалы.

Силосная, масса навалом имеет среднюю плотность r = 250 кг/м и относится к грузам третьего класса при среднем коэффициенте использо­вания грузоподъемности К_Г = 0,6.

С учетом приведенных данных для каждого варианта задания можно выбрать эффективные сочетания уборочных и транспортных агрегатов, а также тракторов для уплотнения силосной массы в траншеях.

4. Организация эффективной работы выбранных агрегатов преду­сматривает последовательное решение следующих взаимосвязанных за­дач: выбор способа движения и разбивка поля на загоны; определение общего потребного количества фрегатов каждого типа; организация эф­фективной взаимосвязанной работы агрегатов в составе уборочно-транспортного комплекса.

Основные способы движения силосоуборочных агрегатов: круговой при длине гона L < 400 м и вразвал (загонный) при L ³ 400 м по направле­нию хода часовой стрелки (для комбайнов КС–1,8 «Вихрь» и КСС–2,6), чтобы убранная часть поля находилась со стороны выгрузки измельчен­ной массы в кузов идущего рядом транспортного средства. Самоходные кормоуборочные комбайны КСК–100А и «Полесье» могут выгружать из­мельченную массу на три стороны, поэтому при необходимости возможно движение и против направления хода часовой стрелки.

Схему выбранного способа движения в соответствии с рис. 5.1 (за­дание 5) следует изобразить в тетради.

Оптимальная ширина загона для кругового способа движения, как указано в задании 5, имеет значение C_OPt = ¥ (чем больше, тем лучше). В связи с этим участки с площадью F_У £ 10 га не следует разбивать на заго­ны.

При движении способом вразвал (загонным) значение C_OPt, упрощен­но следует выбрать, поправочным данным; из. табл. 8.3 и округлить до величины, кратной удвоенной ширине захвата.

Таблица 8.3

Примерные значения С_ОРt, для способа движения вразвал

При необходимости делают боковые обкосы участка, а также подго­тавливают поворотные полосы шириной 20 м, между загонами делают прокосы шириной 6-7 м для первого прохода уборочного агрегата с транспортным средством.

Если путь заполнения кузова транспортного средства l_Р и длина гона L связаны соотношением

(8.1)

то необходимо сделать поперечные прокосы шириной 6-7 м для проезда транспортных средств на расстоянии, равном l_Р.

Значение l_Р рассчитывается по аналогии с (7.2):

(8.2)

Значения грузоподъемности транспортных средств Q_ГН, и К_Г = 0,6 приведены ранее, а ширина захвата агрегата В – в табл. 8.2. Урожайность убираемой культуры задана в табл. 8.1.

Схему подготовленного описанным способом убираемого поля сле­дует изобразить в тетради.

Нормативное потребное количество уборочных агрегатов в расчете на 100 га убираемого поля определяется по аналогии с (7.6) по формуле (с точностью до двух знаков после запятой)

(8.3)

Календарные сроки уборки Д_К и коэффициент сменности К_СМ заданы в табл. 8.1, а для коэффициентов использования календарного времени а_К и готовности g _Г, можно принять усредненные значения а_К = 0,85, g _Г = 0.90.

Значение т _{S Н} определяется в виде норматива при F _{S Н} = 100 га при нормативной продолжительности смены Т_CM = 7 ч.

Производительность силосоуборочного комбайна W_m рассчитывает­ся по формуле

(8.4)

где V – рабочая скорость, м/с; t – коэффициент использования времени смены.

Значение V следует выбрать таким образом, чтобы исключить пере­грузку и забивание рабочих органов при требуемом качестве работы:

(8.5)

где e _П – допустимый коэффициент использования пропускной способно­сти комбайна. Значения П_Н и наибольшей допустимой скорости V_Л аг­ротехническим требованиям приведены в табл. 8.2.

Например, для комбайна КСС-2,6, при и = 40 т/га, В = 2,6,м, П_Н = 27 кг/с, e _П = 0,85, получим

м/с

которая меньше допустимой (из табл. 8.2) скорости V_Д = 3,33 м/с; и соот­ветственно принимаем V =2,21 м/с (7,95 км/ч).

Однако при малой урожайности и = 20 т/га получим V = 4,42 м/с, ко­торая больше V_Д, поэтому в качестве рабочей скорости следует принять V = V_Д = 3,33 м/с. В этом случае следует выбрать комбайн с меньшей про­пускной способностью на основании данных табл. 8.2.

По нормативным данным значение t, в основном зависящее от длины гона L, приближенно можно принять: L < 150 м, t = 0,42; L = 300-400 м, t = 0,53; L > 100 м, t = 0,61. Подставив значения В, V, и, t в (8.4), определим часовую зависимость силосоуборочного агрегата W_m т/ч, а затем из (8.3) нормативное число агрегатов т _{S Н} в расчете на 100 га убираемой площади (с точностью до двух знаков после запятой).

Нормативное потребное количество транспортных средств п _{S Н} в рас­чете на 100 га рассчитывается в упрощенном варианте из условия поточ­ной работы по аналогии с (7.9), (7.10) также без округления (с точностью до двух знаков после запятой):

(8.6)

Производительность транспортного агрегата W_n, т/ч, рассчитывается по аналогии с (7.7):

(8.7)

где t_П – продолжительность одного цикла транспортного средства, ч.

Расстояние перевозки до силосохранилища l_Г, км, задано в табл. 8.1.

Для принятых тракторных транспортных агрегатов на базе трактора МТЗ–80 с грузом 3-го класса на дорогах второй группы по нормативным данным можно принять: скорость с грузом V_Г = 19 км/ч; скорость без гру­за V_Х = 20 км/ч. Приближенно для автомобилей следует принять: V_Г = 30км/ч; V_Х = 35км/ч.

Значения l_Р и V определены ранее соответственно по формулам (8.2) и (8.5).

Число холостых поворотов для загонного способа движения (вразвал) определяется с учетом (8.2) и длины гона L в виде

(8.8)

Если l_P <L, то приближенно следует принять п_П» 0.

Аналогичным образом для кругового способа движения также сле­дует принять п_П» 0. Продолжительность одного поворота агрегата t_П по нормативным данным для загонного способа движения имеет значения: t_П = 0,012 ч – для прицепных и t_П = 0,0097 ч – для самоходных комбайнов.

Продолжительность одной разгрузки с учетом маневрирования и других вспомогательных операций по нормативным данным составляет: t_раз = 0,09 ч – для тракторного транспорта; t_раз = 0,08 – для автомобилей.

По нормативным значениям т _{S Н} и п _{S Н} при необходимости можно рассчитать округленное общее число агрегатов т _S0 и п _S0 для любой пло­щади посевов F _S0 по аналогии с (7.11).

Общее потребное количество тракторов ДТ–75М или Т–150 для уп­лотнения силосной массы п_{Т S Н} определяется из соотношения т _{S Н}W_mТ_CM/п_{Т S Н} = 1251 (т.е. 125 т за смену в расчёте на один трактор).

Из общего числа агрегатов т _{S Н}, п _{S Н} и п_{Т S Н} в хозяйстве формируются отдельные уборочно-транспортные комплексы (УГК) или звенья (УТЗ). Необходимость образования УТК связана с известными преимуществами групповой работы агрегатов.

Число силосоуборочных агрегатов т в составе УТК определяется таким образом чтобы свести до минимума потери времени, на переезды с одного поля на другое в течение рабочего дня.

Кроме того, необходимо учесть ранее приведенные агротехнические требования к режиму заполнения одного силосохранилища за 3-4 дня.

Значение т с учетом изложенных особенностей рассчитывается по формуле

(8.9)

где т – число силосоуборочных агрегатов в УТК; F_У – средняя площадь одного участка Д_КП – допустимая.продолжительность обработки одно­го участка, дней.

Для Д_КП с учетом агротехнических требований принимаем значение Д_КП = 1-4дня.

Кроме того, по организационным соображениям должно соблюдать­ся также условие

т £ 5 (8.10)

Значение т с учетом (8.9) и ограничения (8.10) может корректиро­ваться за счет выбора значения Д_КП в диапазоне Д_КП = 1-4. Возможно при этом и значение т = 1. При значениях т ³ 6 формируется два и более УТК.

Соответствующее число транспортных агрегатов п в УТК упрощен­но определяется по аналогии с (8.6) из условия поточной работы:

(8.11)

Потребное число п_Т тракторов ДТ–75М или Т–150 в УТК для уплот­нения силосной массы определяется из ранее приведенного соотношения

(8.12)

Более точным по сравнению с предыдущим заданием является веро­ятностный метод расчета оптимального потребного числа транспортных средств п_OPt в УТК методами ТМО.

В упрощенном варианте с учетом ограниченного времени занятия целесообразно рассчитать оптимальное количество транспортных средств п_OPt для обслуживания одного уборочного агрегата. Критерий оптимально­сти по аналогии с предыдущим заданием соответствует минимуму потерь от взаимного ожидания уборочного агрегата и транспортных средств:

(8.13)

где п_О – среднее количество простаивающих транспортных средств; Р_тО – вероятность простоя уборочного агрегата из-за отсутствия на поле сво­бодных транспортных средству С_п, С_т – потери от одного часа простоя со­ответственно транспортного и уборочного агрегатов р./ч.

По аналогии с предыдущим заданием уборочный агрегат выполняет функцию своеобразного погрузчика. И в данном случае по аналогии с (7.15) целесообразно перейти к относительным безразмерным затратам:

(8.14)

где Ц_п, Ц_т – оптовые цены соответственно транспортного (включая цену трактора /прицепа) и уборочного (включая цену трактора, и прицепного комбайна) агрегатов, р.; п_О – среднее число простаивающих транспортных агрегатов; Р_тО – вероятность простоя уборочного агрегата в ожидании свободных транспортных средств.

Значения п_О и Р_тО определяются по аналогии с (7.16), (7.17):

(8.15)

(8.16)

где а =l / m, l – плотность потока требований от одного транспортного агрегата, 1/ч; m – средняя интенсивность обслу­живания, 1/ч.

Значения l и m рассчитываются по аналогии с (7.18):

(8.17)

Оптовые цены транспортных Ц_п и уборочных Ц_т агрегатов по анало­гии с предыдущим заданием можно определить в стабильных ценах 1984г.:МТЗ-80 + 2-ПТС-4-887 Ц_п = 3987 + 980 = 4967 р;

MT3-80+ПСE-12,5 Ц_п = 3987 + 1200 = 5187 р.;

ГАЗ-САЗ-53Б Ц_п = 2009р.;

ЗИЛ-ММЗ-554М Ц_п = 4387 р.;

МТЗ-80+КС-1,8 «Вихрь» Ц_п = 3987 + 1727 = 5714 р.;

МТЗ-80+КСС-2,6А Ц_п = 3987 + 1898 = 5885 р.;

ДТ-75М+КС-1.8 «Вихрь» Ц_п = 3710 + 1727 - 5437 р.;

ДТ-75М+КСС-2,6А Ц_п = 3710 + 1898 = 5608 р.;

Т-150+КСС-2.6А Ц_п = 6273 + 1898 = 8171 р.;

Т-150К+КСС-2,6А Ц_п = 7152+1898 = 9050 р.;

КСК-100А Ц_п = 7117 р. (ориентировочно);

комплекс «Полесье» Ц_п = 8896 р. (ориентировочно).¹

Если вместо трактора МТЗ-80 используется МТЗ-82, то вместо цены 3987 р. следует принять 4322 р.

Последующее упрощенное численное решение по критерию опти­мальности (8.14) осуществляется по схеме, описанной в предыдущем за­дании. Задаем последовательно возрастающие значения п =1, 2... и рас­считываем соответствующие им P_{т 01} P_{т 02} из (8.16), п ₀₁, п ₀₂ из (8.15) и , .

При получим соответствующее оптимальное число п_opt, транспортных средств для обслуживания одного уборочного агрегата, а, также среднее число простаивающих транспортных средств п_oopt, и вероят­ность простоя уборочного агрегата P_moopt, в оптимальном режиме работы. По аналогии с (7.19) и (7.20) можно определить также оптимальную про­пускную способность уборочного агрегата по числу обслуженных за 1 ч транспортных средств

(8.18)

и коэффициент простоя транспортных средств в оптимальном режиме ра­боты

(8.19)

Если число силосоуборочных агрегатов в УТК больше одного (т > 1), то соответствующее оптимальное число транспортных средств п_орt, приближенно можно определить так:

(8.20)

При этом для поправочного коэффициента b можно принять сле­дующие приближенные значения: т = 1, b =1; т = 2, b = 0,96; т = 3, b = 0,90; т = 4, b = 0,87; т = 5, b = 0,85.

Уменьшение b с ростом числа уборочных агрегатов т связано с тем, что по мере увеличения т вероятность простоя транспортных средств уменьшается.

Если предварительное значение п, полученное по упрощенной фор­муле (8.11), слишком велико (п > 8), то расчеты по (8.16) становятся слишком громоздкими при использовании обычного калькулятора.

При этом по аналогии с предыдущим заданием приближенно можно перейти к укрупненным транспортным агрегатам, группируя их по 2, 3 и т.д. (с удвоенной, утроенной грузоподъемностью и т.д.) и определяя соот­ветствующие значения m из (8.17), так как l при этом остается постоян­ным.

Балльная оценка качества работы осуществляется методами, изло­женными в учебнике. Там же содержатся требования по охране труда и технике безопасности. По заданию преподавателя может быть выполнена многовариантная учебно-исследовательская работа с использованием компьютера.

5. Итоговые результаты расчетов по всем пунктам, включая исход­ные данные.

Выполнил ________________________ Ф.И.О. студента

подпись

Принял ________________________ Ф.И.О. преподавателя