Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Низамутдинов Малик Халилович. Повышение эффективности транспортно-технологического обслуживания сельскохозяйственных работ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Низамутдинов Малик Халилович; [Место защиты: Башкир. гос. аграр. ун-т].- Уфа, 2009.- 184 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1987

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

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

  1. Составление календарного графика выполнения транспортных работ 36

  2. Составление многовариантного списка транспортных средств 41

  3. Расчет производительности и расхода топлива 42

  1. Перевозки от зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов 42

  2. Перевозки, не связанные с обслуживанием комбайнов 54

2.2.4 Расчет затрат на топливо-смазочные материалы 57

  1. Формирование числовой математической модели задачи 57

  2. Приведение дробно-линейной целевой функции к форме линейной

зависимости 60

  1. Анализ результатов решения задачи 62

  2. 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

  1. Цель и задачи экспериментальных исследований 77

  2. Измерение скорости движения автомобилей 78

  3. Измерение расхода топлива автомобилями 78

  4. Измерение скорости движения комбайна в зависимости от

урожайности и соотношения между массой зерна и соломы 82

  1. Определение необходимого количества наблюдений 83

  2. Оценка погрешности измерений ,....- 84

  3. 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

  1. Скорость движения зерноуборочных комбайнов в зависимости от урожайности и соотношения между массой зерна и соломы 95

  2. Время разгрузки зерна из бункера комбайна ДОН-1500 99

  3. Время ожидания выгрузки бункера комбайном 100

4.2 Величины параметров, необходимых для расчета производительности

транспортных средств 101

  1. Скорость движения 101

  2. Расход топлива 103

4 '

  1. Время разгрузки автомобилей 106

  2. 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

  1. Экономический эффект от повышения производительности транспортных средств и снижения расхода топлива 119

  2. Расчет стоимости дополнительной продукции, получаемой за счет сокращения сроков уборки .' 130

Выводы 132

Общие выводы : 133

Список использованной литературы 135

Приложения 146

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:

  1. 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.

  2. Обоснована методика определения эффективности расстановки подвижного состава по линиям перевозок.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net