5. Расчет состава механизированного звена

Основная задача расчета механизированных отрядов (звеньев) - выполнение производственных процессов в установленные сроки с требуемым качеством при высокой производительности всех агрегатов и наименьших эксплуатационных затратах.

Принципы рационального проектирования механизированных отрядов (звеньев) вытекают из особенностей сельскохозяйственного производства:

- сезонные характер работ и ограниченные сроки их выполнения;

- изменчивость почвенных и других факторов.

- взаимосвязанная работа большого числа разнотипных агрегатов (групповой способ использования МТА в составе звеньев, комплексов) и др.;

- расстояние основных и вспомогательных агрегатов отряда (звена) подбирается так, чтобы в заданных условиях обеспечивалась их бесперебойная работа по поточному принципу

W_о *П_о = W_в *П_в (5.1)

где W_о и W_в – соответственно производительность одного основного и вспомогательного агрегатов;

П_о – количество основных агрегатов;

П_в – количество вспомогательных агрегатов.

Работа отряда (звена) осуществляется по транспортно-производственному процессу. Который подразделяется на:

- транспортно-сборочные;

- транспортно-распределительные.

По организации использования средств механизации транспортно-производственные процессы делятся на два вида:

- однопозиционные;

- многопозиционные.

При этом процесса обоих видов могут быть однопоточными, многопоточными. Позиционность определяется числом основных агрегатов, а поточность – числом транспортных средств, обслуживающих один полевой агрегат.

5.1. Определить позиционность транспортно-производственного процесса:

, (5.2)

где V_тех.о, V_тех.в – технологическая емкость соответственно основного и вспомогательного агрегата, м³;

5.2. Определить количество вспомогательных (транспортных) агрегатов.

Чтобы определить количество вспомогательных (транспортных) агрегатов П_в, обслуживающих агрегаты при поточно-групповой организации работ, строят графики согласования (цилограммы), на которых видно взаимодействие основных агрегатов в процессе работы (рис.3). На оси ординат откладывается проходимое расстояние, на оси абсцисс – время. Наклонная линия на циклограмме показывает, что агрегаты движутся (угол наклона кривой характеризует скорость движения МТА и транспортных средств), горизонтальная – МТА (транспортных средств) простаивает (не движется).

5.2.1. Транспортно-сборочные процессы включают операции по собору, транспортированию, разгрузке и складированию материала, например, при кормоуборочных работах: кошение – измельчение – погрузка – транспортировка зеленой массы к месту силосования – разгрузка.

Транспортно-сборочные комплекс машин представляет собой мобильную поточную линию, отдельные участки обладают известной автономностью и имеют разную производительность. Рациональная организация работы такого комплекса сводится к согласованию отдельных участков (прежде всего по производительности), определяемой продолжительностью основного (базового) цикла, выполнямеого основным агрегатов.

За базовый цикл принимается время работы основного МТА между двумя технологическими остановками.

5.2.1.1. Базовый цикл определить по:

- для безбункерной машины

t_цб = t_нап + t_м, (5.4)

- для бункерной машины

t_цб = t_нап + t_мр, (5.5)

где t_нап – время наполнения технологической емкости, ч;

t_м – время маневрирования транспортным агрегатом при подъезде и отъезде от основного агрегата (при расчете принимать равным 0,04 ч);

t_мр – продолжительность выгрузки материала из бункера, ч.

, (5.6)

где L_ор – рабочий путь между двумя технологическими остановками, м (4.13);

V_р – рабочая скорость агрегата, м/с;

W_ч – часовая производительность уборочных агрегатов, га/ч;

V_тех – объем технологической емкости, м³;

ρ – плотность материала, кг/м3;

q_у – урожайность культуры, кг/м²,

W_ш – производительность выгрузного устройства (шнека);

λ₃ – коэффициент использования объемов технологических емкостей СХМ и кузова прицепа.

5.2.1.2. Продолжительность транспортного цикла (время рейса) определить по выражению

t_р = t_дг + t_дх + t_д + t_в + t_ож + t_вз, (5.7)

где t_дг и t_дх – время движения соответственно с грузом и без него;

t_д и t_в – время погрузки и выгрузки, ч;

t_вз - время взвешивания, ч;

t_ож – время маневрирования и ожидания, ч (определить из графика согласования работ).

Время движения

, (5.8)

где V_д – средняя скорость движения, км/ч;

L_д – расстояние перевозки груза от поля до места складирования, км.

Продолжительность погрузки в кузов определяется

- при механизированной погрузке

, (5.9)

- при ручной погрузке

, (5.10)

где W_п – производительность погрузчика, т/ч;

t_нп – нормативы времени на погрузку 1 т груза 1 класса вручную.

При сборе материала по полю (уборочно-транспортный комплекс) время погрузки зависит от пути заполнения емкости кузова.

, (5.11)

где L_ор – путь заполнения прицепа, м;

V_р – рабочая скорость полевого МТА, м/с.

Продолжительность выгрузки t_в:

- при заполнении технологических емкостей СХМ:

t_в = П_о * t_ос, (5.12)

где П_о – количество (округленное до меньшего целого числа) СХМ, заправляемых с одного прицепа (кузова), шт.;

t_ос – время заправки одной СХМ, ч.

, (5.13)

t_ос – затраты времени на загрузку технологических емкостей СХМ, мин.

- при выгрузке бункеров автомобилей-загрузчиков машин:

, (5.14)

где W_ш – производительность выгрузного устройства (шнека), кг/с;

- при распределении материала по полю время t_в зависит от пути опорожнения:

, (5.15)

где L_о – путь опорожнения (кузова) бункера, км;

V_р – рабочая скорость агрегата, км/ч.

- при выгрузке самосвального прицепа t_в принять равным 0,08 ч.

5.2.1.3. Построить график согласования уборочно-транспортного процесса в соответствии с выбранной технологической схемы уборки (рис.3а).

В верхней части графика согласования (циклограммы) показать работу уборочного агрегата на поле.

По оси ординат отложить в масштабе величину L_ор, а по оси абсцисс соответственно элементы t_нап, t_м базового цикла t_до (5.4, 5.5).

В нижней части циклограммы показать работу транспортных средств по грунтовой дороге. По оси ординат отложить величину L_д, а по оси абсцисс соответственно элементы t_дг, t_дх, t_п, t_вз, t_в,t_ож транспортного цикла t_р.

5.2.1.4. По графику (3а) установить количественный состав комплекса.

5.3. Транспортно-распределительные процессы составляют транспортные, погрузочно-разгрузочные и технологические распределительные операции. Например, при посеве зерновых культур: погрузка семян на складе – транспортировка – загрузка сеялок – распределение семян по полю (т.е. посев).

5.3.1.Продолжительность базового цикла определять по формуле:

t_дб = t_з + t_рас, (5.16)

, при Z_о ≤ 1; (5.17)

, при Z_о ≤ 1; (5.18)

где L_о – рациональное значение пути между двумя технологическими остановками; φ – коэффициент рабочих ходов.

5.3.2. Продолжительность транспортного цикла (время рейса) определить аналогично выражению (5.7)

5.3.3. Построить аналогично п.3.1.3. график согласования работ (циклограмму) (рис.3б), предварительно определив по выражению (5.2) позиционность транспортно-производственного процесса и количественный состав комплекса.

5.4.4. Для агрегатов, работающих по прямоточной схеме транспортно-распределительного процесса (внесение удобрений) продолжительность базового цикла.

t_цб = t_п + t_вз + t_дг + t_рас + t_дх. (5.19)

t_п – время погрузки удобрений в разбрасыватель, определяется по выражению (5.9); t_рас – время распределения удобрений по полю, определяется по выражению (5.17, 5.18).

5.4.1. Определить количественный состав комплекса по внесению удобрений, который обеспечивает бесперебойную работу погрузчика

, (5.20)

где t_цп – время цикла погрузчика,

, (5.21)

где W_п – часовая производительность погрузчика, т/ч.

5.4.3. Построить график согласования (рис. 2в), взаимодействия агрегатов для внесения удобрений и погрузчика.

5.5. Определить количество условных эталонных тракторов комплекса по выражению

n_э = П_о * λ^э_о + П_в * λ^э_в, (5.22)

где: λ^э_о и λ^э_в - коэффициенты перевода физических тракторов в условные, эталонные, соответственно для основных и вспомогательных МТА комплекса (звена).

5.6. Определить производительность транспортного (вспомогательного) МТА за смену (т.е. количество перевезенного груза) по формуле

W_Q = Q_н *γ_с*n_р, (5.23)

W_р = W_Q * L_д , (5.24)

W_в = W_Q / q_y; , (5.25)

где Q_н – номинальная грузоподъемность транспортного МТА, т; γ_с – коэффициент использования грузоподъемности агрегата при перевозке заданного вида груза; n_р – количество рейсов (оборотов) за смену; L_д – расстояние перевозки грузов, км; q_у – урожайность, норма высева (внесения).

5.6.1.Количество рейсов рассчитать по формуле:

, (5.26)

где t_р – продолжительность одного рейса, определить по выражению (5.7) ч.;

Т_пз, Т_ето, Т_ф – принять в соответствии с выражением (4.20), количество рейсов округлить до ближайшего числа.