автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Оптимизация режимов работы агрегатов для уборки, транспортировки и очистки урожая риса (в условиях Кзыл-Ординской области Казахстана)

РГБ ОН

2 7 № 1995

Московский Государственный Агрокнженерный университет имени В.П.Гарячкина

На правах рукописи

' > 1

.РАХАТОВ Сатбай Заирович

УДК 631.35(574.54)

ОПТИМИЗАЦИЯ. РЕШОВ РАБОТЫ АГРЕГАТОВ ДЛЯ УБОРКИ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ОЧИСТИ УРОлАЯ РИСА ■ (В УСЛОВИЯХ КЗЫЛ-ОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ КАЗАХСТАНА) '

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на 'соискание ученой степени ■ кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Московском Государственном Агроишке-нерном. универс 1тзте имени В.Л.Горячкпна

Научный руководитель. . Официальные' оппоненты:

кандидат технических наук, : доцент ЛОМАКИН С.Г.

Ведущая организация - Казахский научно-исследователь-

• ... ский институт сельского хозяйства.

Защита диссертации, состоится " СС/греЛЯ 1995 г. б " часов на заседании диссертационного совета Д 120.12.02 при Московском Государственном Агроинженерном университете имени-' В.Л.Горячкпна.

Отзывы на.автореферат в двух экземплярах, заверенные печать просим напрарлять'по адресу: 127550,.Москва, ул.Тимирязевская СЕ МГАУ, Ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан " иСО-Р/ПСС . 1995 Г'. С диссертацией мркно ознакомиться в библиотеке МГАУ.

Ученый секретарь ■ диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент - В.В.Солдатенков

- доктор технических наук, : профессор ЗАНГИЕВ A.A.

• засл.деятель науки и техники РФ, ' .доктор технических наук, ..'. профессор ХАБАТОВ Р.Ш.,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■

Актуальность проблемы. Рис является одной из важнейших про- . ;о воинственных культур в Казахстане, под которой занято 130 тыс.га юшни при средней урожайности 4...6 т/га. До 80^ этой площади |риходится на долю Кзьщ-Ординской области, применительно к которой выполнены основные исследования.

Наиболее сложными и ответственными при возделывании риса ¡вляются операции уборки, транспортировки и очистки урогкая, на т;олю которых приходится до 60% общих затрат. Уборочные работы отличаются повышенной напряженностью из-за ограниченных биологических сроков созревания риса и высокой полегаемости.

Актуальное значение в связи с этим имеет разработка рекомендаций по оптимальной организации работы всех звеньев технологического комплекса от уборки урожая до закладки его на хранение на осноие современных методов моделирования сложных технологических процессов.

Цель работы - повышение эффективности Использования агрегатов для уборки урожая риса в условиях Кзыл-Ординской обдлсти Казахстана путем оптимизации всего технологического процесса, включая подбор,- обмолот с последующей транспортировкой на тон, а также очистку и перевозку зерна на элеватор.

Объекты исследования: природно-производственные условия возделывания риса, физико-мехянические свойства урожая, параметры рисового валка, комбайны, транспортные и очистительные агрегаты..

Научная новизна - предложен многоуровневый системный подход к комплексной оптимизации по критериям ресурсосбережения процессов уборки, транспортировки и очистки урожая риса, рассматривая их как многофазную систему массового обслуживания (СМО). При этом получены общие аналитические зависимости для определения оптимальных количественных соотношений между уборочными, транспортными и очистительными агрегатами с учетом вероятностного характера изменения действующих факторов.

Практическая ценность работы. Для всех возможных сочетаний площади посевов риса, урожайности, сроков уборки, расстояния перевозки зерна и других внешних факторов определены в виде таблиц и номограмм: оптимальное потребное количество рисоуборочных комбайнов, транспортных средств и очистительных агрегатов, а также вместимость технологических емкостей на очистительном пункте.

Г)

Суммарный.'экономический аффект от практического применения результатов исследования составляет 1,034 руб/т в ценах, существовавших до 1930 г. Для всей площади риса Кзыл-Ординской области суммарный'экономический эффект составит 465300 руб. при общей экономки топлива 92,25 т и повышении производительности труда на 202.

Реализация результатов исследования. Основные результаты исследования приняты для практического использования в хозяйствах Кзык-Ордкнской области.

Апробация работы. Полученные результаты исследования докладывались й одобрены на научных конференциях профессорско-препо-даватздъсксго состава МГЛУ в 1992-1994 годах, а также на 2-ой научно-практической к научно-методической конференции молодых ученых СНГ и зарубежья в 1993 г.

Публикация "результатов работы. Но основным результатам исследования-опубликованы две статьи в сборнике научных трудов МГА! и две статьи ьа\одятся.в печати.

С?г>у?:тура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 182 наименований и приложения. Изложена, на 203страницах машкнописнйга текста,

содержит 73 рисунка и II таблиц.

!

; .. СОДЕРЖАШЕ РАБОТ!!

За введении обоснована актуальность темы диссертации и осно! ное ее 'научное направление с применением современных методов математического моделирования и оптимизации.

В ¡главе I'на оСн'оЕе литературных данных сделан анализ состояния проблемы и сформулированы цель и задачи исследования.

Установлено, что основным регионом возделывания риса в Казахстане является Кзыл-Ординская область, на долю которой приходится около 80% всего' урожая.риса. Кроме того, в области функционирует научно-исследовательский институт риса, и соответственно здесь достигнуты высокие научкие и практические результаты в рисо водстве. Есе указанные факторы и послужили основанием для выбора этой области в качестве базы для последующих исследований.

3 первой части главы охарактеризованы основные природно-про-изводственные особенности возделывания риса в Кзыл-Ординской области и в Казахстане. Во. второй части главы проведен анализ применяемых и перспективных способов уборки риса, а также испо'льзо-

иния рисоуборочных агрегатов. По статистическим данным установ-шс, что на уборку, транспортировку и очистку риса приходится ) 60% от общегодовых затрат труда для получения урожая. При гом из-за несогласованности работы агрегатов сроки уборки иногда атягивагатся до 30-35 дней при потерях зерна до 20%.

Анализом литературных источников установлено, что в настоя-эе время применительно к специфическим условиям' возделывания яса не'разработаны еще методы комплексного решения задач уборки, ранспортировки и очистки урожая с применением современных мето-ов математического моделирования и оптимизации технологических роцессов при учете вероятностного характера изменения внешних акторов.

Исходя из этого, были обоснован^ следующие основные задачи :селедования:

- обоснование рациональной технологической схемы уборки, ■ранспортировки- и очистки урох<ая риса как многофазной системы гассового обслуживания;

- определение общего потребного оптимального количества ком->айнов для уборки риса;

- обоснование оптимального состава уборочно-транспсргного »вена;

- оптимизация показателей работы приемно-очистительного 1ункта;

- разработка практических рекомендаций' и определение их экономической эффективности.

В главе 2 разработаны методы математического моделирования и оптимизации взаимосвязанных технологических процессов двухфазной уборки риса, транспортировки урожая на мк, очистки зерна и последующей его перевозки на элеватор.

Для решения соотЕетствующего комплекса' взаимосвязанных задач предложен многоуровневый системный подход, структурная схема которого представлена на рис. I.

Первый уровень ресурсосбережения с учетом природно-производ-стзенных факторов предусматривает обоснование общего потребного количества рисоуборочных комбайнов ГL£¡<0pt для подбора и обмолота валков.

Критерий оптимальности соответствует минимуму потерь от затягивания сроков уборки урожая при нехватке комбайнов и возможных простоев самйх комбайнов при отсутствии готовых к подбору, валков

9п.п.

■S

Определенна Общего лотрея-

f/Û/O ЧиСЛс} />Сг£ОУл О/> Ot/s/é/Jf

flXKopt

ysopobtfo - rpO"C'7o/> T/toro

£

ГЛкорГ | • Лто/Qi

1

ftlâûTài /?р>£/ел/но -owcf^r^i, -

horo

f)c4opt f

/Prüft P.ràipt

Рис. I. Структурная схема последовательного решения задач.

С^nbopt

CJZ = ™ОЖ,

/77 £ /7j

(I)

.где /?7о>Ю/ - среднее число сжидаздих рисовых чеков; = СО!-¿1 •(/>■ - потери от ожидания одного чека в день,руб/день площадь рисового чека, соответствующая одному требовании га; . ¿и. - плановая урожайность, т/га; ^ - доля-потерь планово го урожая за день ожидания, 1/день; ¿4р ~ цена I т риса,руб/т; /7г>рА- - среднее число простаивающих комбайнов из-за неготовности рисовых чеков; потери от простоя одного комбайна в дет руб/день.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано, что вероятностный поток требований на обколот валков в чаках мола принять простей]¿им или пуассоновскжл с плотностью ^ (1/день). При этом продолжительность обслуживания таких требований комбайнами подчиняется показательному закону с интенсивность® обслуживания - В соответствии с этими исходными положениями для определения ГЛож^ и /2прк в (I) были использоганы методы теории массового обслуживания (ТШ), рассматривая исследуемый участс технологического процесса как разомкнутую С.ЧО с ожиданием (рис.2, участок I).

Численные значения /Ложу и Япр* при этом определяются из равенств ■'....'

ПСТСК ¿'ч'ФЩб/ О) ¿¿подмой зювок ооо^О? тгох

в о о с»__,,,,,, , „

ООО-

<рисовые чек») ооо,

-Г дПс'ио Г'"]-

©{пхщрон

--------------^ N.

»«" о оо'/® > ооо ^

¡коиьнции) в 0 о (гпянспэр;!/.

ООО

1<Т ¡фнОМ/

сучу/сй г

Г

ь е н о п.

1-

ХомаенсЛор

счис/'иГ.

ПоШ ОиерСАьЗ _ г-ф

— Коыпен-

■>зяяох

(ООО

О о с

ООО -V

\rp-4tcn. \ в в в ^

и

рри _ ¿уикср

~<г> Чз-

!Юр.ЧиК\

л..1

г

I /гущин

2_

оч

рср^нч

ООО

ООО

Выгодно*

ПО ¡ ОХ I

^ I I *

___I 1_ £1'"''

/1V) Й//Й

.....«"/О

/ /1р.>г<сп J

Фаза У

'Раза 2

Участок 3

Рис. 2. Принципиальная схема функционирования СМО уборки, транспортировки и очистки урожая риса .

об • ЯГ

-

А*- ^

(2)

/г-/

/2/7/?= И

/Ъ-/<

/г/

(3)

где

П -

Я,

~ /

количество комбайнов; Р0 , - соответственно

вероятности простоя и занятости всех комбайнов, определяемые в функции П \ К - текущее количество требований

На осиоиании (I, 2, 3) численным решением на ЭВМ в функции основных внешних факторов определено оптимальное потребное количество комбайнов flzкopt как выходной результат оптимизации на первом уровне. Определены также и другие показатели функционирования СМО на данном уровне.

На втором уровне оптимизации (рис.1) из всех комбайнов формируются уборочно-транспортньге звенья.

В качестве,критерия оптимальности выбран минимум потерь от взаимного ожидания как комбайнов, так и транспортных средств, (руб/ч):

(¡¿I - Юпрк Ст / /г/7рг ■ С4)

где , /7~/->рГ - среднее количество простаивающих во вэаим-

ном ожидании комбайнов и транспортных средств; 6-/77 » С л - потери от простоя каждого комбайна и транспортного средства,руб/ч.

Поток требований в виде заполненных бункеров комбайнов такж« можно принять простейшим с плотностью ? С1/ч>.

Транспортное обслуживание комбайнов характеризуется интенсивностью (1/ч). Поскольку число комбайнов /77 в данном случае ограничено, то имеет место замкнутое СМО с ожиданием (рис.2, участок 2).

Численные значения и Лпрг при зтом ,определявтся

из равенств ' . . • .

т , .. у

тпр^т _

п У~ и?. Р

(6)

, Я 2

где ¿х-2 = уЧг" . 1* /77 , /2 - количество комбайнов и транспортных средств; Р0 = У ( /77, /2 , ) - вероятность одновременного простоя транспортных средств.

Подставив /Лпр^ к /7-прг в (4), определяться оптимальный значения количества комбайнов и транспортных средств

/2-торЬ в эвене при различных возможных сочетаниях пропускной способности , расстояния перевозки , вместимости бункера @е » числа бункеров ^¿¿х > выгружаемых в кузов транспортного средства.

Определены также коэффициенты простоя как комбайнов /С^ , так и транспортных средств Ктр.

Общее количество уборочно-транспортных звеньев в хозяйстве I, 2, .(I определяется из соотношения

4 I----

(боснование оптимального потребного количества очистительных мыши П-с'/срй » вместимостей приемного @пас>р± и накопительного (Цн^с/эт Анкеров, а.также транспортных средств /Пгэр1~ для перевозки зерна риса на элеватор.

От всех уборочно-транспортных звеньев на ток поступает суммарный пуассоновский поток требований в виде порций зерна .риса с плотностью Яз (1/ч). Сначала поступившее зерно обрабатывается на очистительных агрегатах с интенсивностью у^зх С1/ч), а затем после очЛстки транспортируется автомобилями на элеватор с интенсивностью (1/ч).

Данный участок технологического процесса рассматривается как двухфазная разомкнутая СМО с ожиданием (рис.2, участок 3). Ожидающие в очередях требования в виде порций зерна перед первой и второй фазами накапливаются соответственно в приемном и накопительном бункерах.

По среднему количеству ожидающих требований определяются потребные вместимости указанных бункеров Фпби (2/vgopt • При отсутствии зерна в бункерах простаивают очиститеяьнкз и транспортные агрегаты.

В связи с'изложенным в качестве основного критерия ресурсосбережения на данкем заключительном уровне выбран минимум суммы потерь от простоев очистительных и транспортных агрегатов, а также из-за ухудшения качества зерна риса при ожидании в виде' равенства

С^ПлРач ^ * и^ЬСо + с^А1гео+/?-?ПЯл ¿> (6) 1

'Р

где , - стоимости одного часа простоя очистительных и

транспортных агрегатов, руб/ч; ^ - доля потерь зерна за час хранения, 1/ч; №1 , ^г ~ соответственно число требований, находящихся в первой и второй фазах; С0 - цена I т риса,руб/т.

Количество требований соответственно в первой (в приемном) Ак и во второй (в накопительном) бункерах определяется

из равенств

, -7^7 > . «

\

Г

/ 7 3 J ^ з где <X-af ---„ - ---— .

31 ' 32 J<<32

Чиоленные значения Я3, /Hi. » A'32 являются функциями параметров очистительных и транспортных агрегатов, а также соответствующих внешних факторов.

Значения flnpev и в (8) определяются в зависимо-

сти от общего количества очистительных Л-оч и транспортных /7?гр агрегатов в виде :

fl-vLsi), (II)

Ю'УРгр ~ //7гр ■ <¿31 ¿32 )• (12)

На оснований (8...12) в результате численного решения на ЭВМ определены оптимальные значения fipwopt , /7)г opt , Qngopt и q#60p£

Как показечс на рис. I боковыми стрелками справа, на каждом уровне оптимизаций предусмотрена возможность корректировки результатов ресурсосбережения каждого предшествующего уровня на • любом последующем уровне (в направлении стрелок снизу вверх). Возможна} также и частные решения на отдельных уровнях в обход • остальных, как показано стрелками справа в направлении сверху вниз. Однако результаты ресурсосбережения при этом будут ниже.

Предлагаемые взаимосвязанные математические модели позволяют обосновать также параметры и режимы работы рисоуборочных комбайнов,очистительных агрегатов и транспортных средств, при которых |обеспечивается. максимум выхода конечной продукции при наименьшем расходе ресурсов.

В плаве .'3 изложены основные положения программы и методики экспериментальных исследований.

Программой экспериментальных исследований предусматривалось определение необходимой исходной информации для реализации изложенных выше математических моделей. При этом планировалось выполнение, следующего объема работ: сбор и анализ имеющихся статистических данных; определение, природно-производственных факторов для характеристики технологического процесса уборки, транспортировки и рчистки зерна риса в условиях Кзыл-Ординской области; определение физико-механических свойств риса; определение параметров рисового валка; проведение хронометражных наблюдений за работой комбайнов, .транспортных и. очистительных агрегатов.

При выполнении указанной программы работ использовались современные методы теории вероятностей и математической статистики по обработке экспериментальных данных. В качестве ochobhïîx числовых характеристик распределений определяемых случайных величин рассчитывались' математические ожидания, среднеквадратиче-ские отклонения и коэффициенты вариации.

При проверке степени близости опытных и теоретических распределений использовался критерий хи-квадрат Пирсона.

Предложенные в диссертации программа и методика в целом обеспечили получение всей необходимой исходной информации для исследований.

В главе 4 диссертации изложены результаты экспериментов и моделирования технологического процесса уборки, транспортировки и очистки урожая риса.

В первой части главы в качестве основных пркрсдно--производ-ственных показателей возделывания риса определены в впдэ гистограмм распределений площади рисовых чеков и карт ; При_этом получены математические ожидания F^ = 2,24 га,

= 9,71 га при среднеквадратических отклонениях =

= 0,582 га, =2,39 га и коэффициентах вариации =

= 24,79%, Л>к = 24,61$.

Получена также гистограмма распределения длины готш Ьг с математическим ожиданием Lг = 145 м > среднеквадратичэским отклонением Çfk = 24,19 м и коэффициентом вариации -16,68%.

Проведенные исследования показали, что в условиях Кзыл-Ор-динской области на снижение влажности зерна с 38% до 20% требуется 20 дней (рис.3), что необходимо учитывать при планировании уборочных работ. Результаты экспериментов по определению степени созревания зерновок риса показали, что к раздельной уборке можно приступать на 7-10 дней раньше, чем при прямом комбайнирован/.и.

На работу рисоуборочных агрегатов влияют также параметры рисового валка. По результатам опытов построены гистограммы рас-пределний ширины êaj и толщины hr валка, расстояния между валками ¿р и высоты среза стеблей_^* . Определены соответствующие математические ожидания: ёш = 170,54 см, Мг - 21,6 см,

= 302,8 см, Ьх = 10,24 см, а также среднеквадратические отклонения' = 19,76 см, 6j = 3,01 см, бе = 56,27 см,

- 3.125 см и коэффициенты вариации и = 11,59%, S>T = = 13,94%, = 18,58%, 31,4$. По степени уменьшения

влажности растительной массы валка риса получено время поступле-

40

20 О

Рис. 3. Изменение влажности зерьа риса на корни по дням.

ния рисового чека, на обмолот: trjy = 2,84 дня при бпч я 0t35 дня*

12.32%. .Галке-было определено среднее число чеков, готовых к обмолоту /Ъц при /2.^ = 6,84 чека, (5с/ => 2,14 чека и = 31,28%. ......

Для' времени обмолота одного чека одним комбайном tpq , включая врзкя обмолота одного валка ~tni , холостого повротп tyn» подъезда tn и отъезда tor , а также разгрузки зерна из бункера zip , получены_гистограммы распределений и основные числовые характеристики: £nt= 177,4 с, ¿х/7= 31,3 с, tn = 96 с, 1с.г- Щ с, ¿fi = 160,34 с; * 13,05 с, CW= 11,73 с,

бп = 45,45 с, (Гот .= 39,59 с, бр = 24,29 с, » 7,39%, Л)л7? = 971,48%, Л)п= .47,87'%, i0T= 46,57%, = 15,15%.

Хрономегражными наблюдениями для_ продолжительности цикла за-полнент;] бункера ti^e получены: ¿цЪ?* 1562,74 с при 5 т/га и ¿^¿•2 = '1494 с при 5,5 т/га, а также ¿tfSx= 259,4 с, Снб2=562,2с, -Q46t= 24,61%, ..^62? 40,4%.

Для| полного цикла перевозки зерна на ток t,cfT£ , включающего время груженой tx. . и холостой . ¿"г ездок, выгрузки зерна из бункера 'в кузов tg одного переезда на другой чек fc/ при опытах получено .2/.= 3191,4 с, t2 » 2743 с, = 4605 с,

¿"ov = 228 с. Время разгрузки зерна на пункте очистки оп-

ределялось как сумма времени взвешивания перед разгрузкой и разгрузки зерна из прицепа to$ для которых получено ¿os = = 143,8 ;с, zW = 343 с.

Для количества зерна, поступающего на ток , обработанного

шистительнкми агрегатами Ь~об и отпрадляемого с тока на _злева-'ор &ОГ получены соответственно &г> - 201,17 т/сутки, в = 194,3 т/сутки, &от = 185,17 т/сутки.

Для полного цикла перевозки зерна на элеватор ,

жлючающего время маневрирования перед началом погрузки ,

югрузки зерна в кузов ¿/72 » груженой и холостой 2*77*-

¡эдок до элеватора и обратно,_разгрузки зерна г^у- , ожидания

, получены_значения: ¿т =_203 с; -¿яг = 1079,2 с; {пз + ¿/7* + ¿/?>г = 24531 с; 7?г?с = 1299 с.

Отдельные хронометражные наблюдения проведены для подтверждена справедливости принятия распределения Пуассона в (I), по ре- . зультатам которых на рис.4 представлены теоретическое и опытное эаспределения числа случаев /7^ поступлений рисовых чеков за промежуток времени = I день.

2 По опытным данным для критерия хи-квадрат Пирсона получено ^>233, которое значительно меньше критического значения 19,68 при 5/о-ом уровне значимости. Для потока требораний • 13 бункеров, заполненных зерном риса, получено ~}Ог =, 7,31, ко- * горое также меньше критического значения = ^»49. Провер-

ка гипотезы о пуассоновском характере потока поступления зерна ■»а приемно-очистительный пункт показала, что для критерия %г юлучено ¿С*2- = 0,795, что также значительно меньше = 12,59 при 5%-ом уровне значимости.

Оптимизация технологического процесса уборки риса на первом /частое связана с обоснованием общего потребного числа рисоубо-

30

20

10

О

? 4 6 8 /0/11

Рис. 4. Экспериментальное и теоретическое распределения частот поступлении рисовых чеков эа один день.

рочных комбайнов в соответствии с (I). При гл^м, в связи с изменчивостью цен'на машины и топливо, а также на урожай риса, осуществлен переход к безразмерны;« относительным затратам

путем деления всех частей равенства на сушу

С-Ч + & к '

Практические расчеты по критерию (I) осуществлялись многовариантными численными методами с использованием ЭВМ. В качест! основных природно-производственных условий рассматривались площади посевов риса /77 » урожайность ¿¿. и другие факторы, которые учитывались через Я/ и уи± .

Общие закономерности изменения затрат Сло , а также чисх ожидающих рисовых чеков П7сЖч и простаивающих комбайнов Оп/>к функции числа 'комбайнов представлены на рис.5 при площади

посевов риса Рп -- 1000 га и урожайности ¿-С = 4 т/га. Числс чеков, ожидающих качало обмолота /77ожч ♦ с ростом числа комбайнов Пц рез::о уменьшается, при втсм растет число простаивающих комбайнов П-ярк • Оптимальным числом комбайноз в указанных ус-Л'горк = V при 'С¿ЕС/ = Сцс^П •

Я-пр*

ловиях является,

30

20

¡0

■но ■ /

Ь'

3

2 1

! ^ 1___II 1._ - 1£'СО, 4 г// V/

\ /

А с ж

/ /

Т

Г 6\

5

0

2

1 О

. Рис. 5.

е / з э пх

Зависимости затрат С/£0 . количества ожидающих

чеков /77гук-у-и комбайнов от числа комбайнов Як .

Расчетами установлены закономерности влияния на показатели

л р/с

функционирования системы "чеки, комбайны" Сцо , пЪж^ . л основных природно-производственных факторов.

На рис. 6 представлена номограмма для определения общего

Рис. 6. Номограмма для определения общего потребного количества рисоуборочных комбайнов .

оптимального потребного числа рисоуборочных комбайнов /2 ^с/У б в зависимости от площади посевов Гп и урожайности риса .

Оптимальные составы уборочно-транспортных звеньев определяются по критерию (4) для всех возможных значений пропускной способности комбайнов Цн = 3, 4, 5, б кг/с и расстояния перевозки ¿^>=4, 8, 12, 16, 20 км. Пб этим зависимостям в виде таблиц в зависимости от урожайности, пропускной способности , расстояния перевозки и варианта использования транспортных средств определяются оптимальные потребности в комбайнах /77*ор£ и транспортных средствах /lropt в пределах" одного звена. При этом влияние пропускной способности <1н и вместимости бункера

на основные показатели работы звена учитываются через ^ , а влияние расстояний перевозки с/7 и числа бункеров, выгружаемых в кузов транспортного средства - через -

Отдельные образцы оптимизационных расчетов, выполненных на ЭВМ, представлены в диссертации в виде приложения.

Зависимости изменения критерия оптимальности С21.0 от числа транспортных средств П-т представлены на рис.7, при возрастании числа комбайнов П7к на примере комбайнов "Енисей-1200Р" при урожайности СС = 5 т/га и расстоянии перевозки €р = 4000 м.

Из полученных результатов следует, что с ростом числа комбайнов в группе /77/с происходит увеличение минимальных значений

/ -/ ОС'Л+1//ГС'-УгзГ7ГС{г I и *5г/гл, ¿Г • --1

Рис. 7. Зависимости.затрат

от одела комбайнов /77*

и транспортных средств Л. г

С-2Т.С1Т1/)- Такая тенденция роста С2£0'П1Л объясняется тем, что с увеличением /Т)кор£ и /2т&/о£ возрастает также вероятность простоев как комбайнов'" /77- , так и ¡транспортных средств Л-г .

' .На рис. 8 представлены зависимости минимальных затрат ёгхс/т от расстояния перевозки бп и от числа бункеров Пок • выгрука-з кузов транспортных средств,при урожайности ¿1. ~ 5 т/га, пропускнсГ; способности 5 кг/с и числе комбайнов/72/г = 4.

Кз этих зависимостей следует, что с увеличением ¿п минимальные затраты С-210гпс'о существенно возрастают, поскольку при этом расчет вероятность простоя комбайнов в ожидании прибытия транспортных средств.

Сцотп 0,6

О,*

Ениссн-ИССР _ .

1 .

г*

<

8

/2 /6

/с/ч

Рис. 8. Зависимости миншальных затрат С1~£.Огт'п от . расстояния перевозки ^и /Ъ^ ,

Самые низкие минимальные затраты имеют место при использовании транспортного агрегата Т-150К+1ПТС-9+ЗПТС-12, у которого число выгружаемых з кузов бункеров составляет 8. Зто

обусловлено тем, что пока комбайны заполняют один такой агрегат, другой успевает возвратиться из тока на поле.

Задачей моделирования и оптимизации режима работы приемно-очистительного пункта является обоснование оптимальных количественных соотношений между очистительными и транспортными агрегатами с учетом вместимостей приемного и накопительного бункеров.

При этом, как и в предыдущих моделях, осуществлен переход к безразмерным относительным затратам путем деления всех частей критерия (8) оптимальности на П-оч ' .

Для обоснования оптимальных количественных соотношений между очистительными Я-оч и транспортными агрегатами Фгр в условиях Кзыл-Ординской области выполнены многовариантные оптимизационные расчеты для всего возможного диапазона изменения основных внешних факторов: урожайности ; площади посевов £п 5 расстояния перевозки зерна ¿"з

Закономерности изменения в функции числа транспортных агрегатов Л7гр критерия оптимальности С&о из (8), а также коэффициентов простоя очистительных £о</ и транспортных А'тр агрегатов представлены на рис. 9 на примере групповой работы пяти ( /г0ч = 5) очистительных агрегатов ОВС-25 при /77 = 1000 га, урожайности ^ = 5 т/га и расстоянии перевозки зерна = 20 км.

Сяо 5

2

1

О

2 2 4* ™гр

Рис. 9. Зависиморти затрат Сз£о и коэффициентов простоя

очистительных ¡Соч и транспортных /Стр агрегатов от числа транспортных средств /т?гр.

Из представленных зависимостей наглядно видно наличие минимума целевой функции СзЮ/псп -- / {П-,т ) = 1,229 при оптимал ном числе очистительных агрегатов Я-очоц= 5 и автомобилей ГПго£±.= 3. Значение 0,4365 и = 0,11, имеющие место

при Псуср1 » /Лгср£ , можно принимать как оптимальные.

. Расчетный экономический эффект от практического применения результатов исследования определялся по экономии приведенных затрат и топлива. Суммарный экономический эффект от оптимизации технологического процесса уборки, транспортировки и очистки риса в ценах до 1990 года составляет 1,03 руб/т, а для всей площади рпс& Кзыл-Ординской области - 465300 руб. при экономии топлива 92,25 т и позыпении производительности труда на 20%. Для всей площади риса Казахстана годовой экономический эффект в тех же ценах составляет 697950 руб. при экономии топлипя 138,37 т.

ощие вывода

1. Рис являйся одной из важнейших сельскохозяйственных куль тур в Казахстане, под которой занято-более I30 тыс.га. При этом на долю.уборки приходится до 40-60,« всех затрат труда, что свидетельствует об актуальности проблемы повышения эффективности использования агрегатов для уборки, транспортировки и очистки урожая р/ла путем оптимизации режимов их работы по критериям ресурсосбережения.

'¿. Установлено, чю основные внесшие факторы, влияющие на работу рисоуборочных, транспортных и очистительных агрегатов (площади чеков, рисовых .карт, длина гона, урожайность, физико-ме-хапические свойства растений и зерна риса, параметры палка, составляющие баланса времени смены),имеют вероятностный характер изменения и для них экспериментально определены основные числовые характеристики, включая математические ожидания, среднеквадрати-ческие отклонения и коэффициенты вариации.

3. Предложено комплексное решение взаимосвязанных задач оптимизации технологического процесса уборки, транспортировки и очистки зерна риса по критериям ресурсосбережения на основе многоуровневого системного подхода с использованием методов теории массового-обслуживания, учитывающих вероятностный характер изме-, нения внешних факторов на каждом уровне.

4. Для основных диапазонов изменения площадей посевов риса ЮОС, 2000, 3000 га при средней урожайности 5 т/га потребное оптимальное количество комбайнов составляет соответственно 8,14,21,.

при урожайностях 4 и 6 т/га - соответственно 7,13,19 и 8,15,22.

5. Определены оптимальные составы уборочно-транспортных ком-лексов на базе комбайна "Енисей-1200Р" и основных типов автомобильных и тракторных транспортных средств при средней урожайности U. . =» 5 т/га и расстояниях перевозки = 4,8,12,16,20 км. Потреб-юе число комбайнов при этом изменяется в диапазоне 4...6, а транс-гортных агрегатов - 5...10.

6. В зависимости от площади посевов риса ¿л и расстояния геревозки зерна на элеватор при = 5 т/га обоснована.опти-«альная потребность в очистительных агрегатах типа 0ВС-25 /7ow/>i

1 в грузовых автомобилях KAMA3-55I02 fT)ro/>t :

Frr = 1000га, <6 = 20,40,60 км - Пощ^- 5,5,6, Wrcpt - 3,4,5;

Гп = 2000га, Сз- 20,40,60 км - П-cwpt - 10,II,Г2,/пГсрt - 6,7,9; •

Г/7 = 3000га, еэ = 20,40,60 км - n04cPt - 15,17,18, mropir - 9,12,14. .

7. Установлено, что для обеспечения оптимального*реж:ша работы эчистительных агрегатов оптимальные вместимости приемного Qnsopt

л накопительного бункеров Qesopt должны изменяться в зависимости от ллощади посевов риса Fn и расстояния перевозки . Наибольшим значениям Fn = 3000 га и ¿j?= 60 км соответствует Qn& = 3It,<£W=36t.

8. Практическое применение предлагаемых методов оптимизации технологического процесса уборки риса на примере Кзыл-Ордипской области позволяет получить годовой экономический эффект на площади 90000 га риса в размере 465300 рублей в ценах до 1990 года при экономии дизельного топлива 92,25 т и росте производительности труда на 20%.

Для всей площади риса 135000 га в условиях Казахстана годовой экономический эффект составит 697950 рублей при экономии дизельного топлива 138,37 т.

Основные положения диссертации изложены в следующих статьях:

1. Рахатов С.З. Анализ результатов хронометражных наблюдений за работой рисоуборочных комбайнов.- G6.науч.тр.М1ШСП,1992.- С.68-72.

2. Рахатов С.З., Тыныштыкбаев Б.Е. Анализ показателей, влияющих на технологический процесс уборки риса.- Сб.науч.тр.МГАУ,1993. - С. 100-105.

3. Рахатов С.З. Обоснование ресурсосберегающего' технологического процесса уборки риса. - Сб.науч.тр. МГАУ, 1994. - С.30-34 (в печати).

4. Рахатов С.З. К определению оптимального потребного числа рисоуборочных комбайнов. - Сб.науч.тр. МГАУ, U994. - С.35-39 (в печати). ^ А

nD jk \ s*—■— ;