CC BY
43
УДК 629.463 C.B. Щитов, З.Ф. Кривуца
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Предложена методика оценки эффективности использования транспортно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции. Критерием оценки являются полные энергозатраты, определяемые через коэффициенты значимости всех составляющих. Это позволит наметить пути наиболее эффективного использования транспорта в обеспечении возделывания сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: технология, транспорт, затраты энергии, расход топлива, эффективность, сельскохозяйственные культуры.
S.V. Shchitov, Z.F. Krivutsa ENERGY ESTIMATION OF CROP PRODUCTION TRANSPORT AND ENGINEERING SUPPORT
The technique for estimation of the efficiency of crop production transport and engineering support use is offered. Evaluation criteria are the total energy consumption, defined by means of the significance coefficients of all components. It will allow to plan the ways of the most efficient transport use for crop production support.
Key words: technology, transport, energy consumption, fuel consumption, efficiency, crop.
При производстве сельскохозяйственной продукции важная роль отводится транспортнотехнологическому обеспечению. При возделывании даже одинаковых сельскохозяйственных культур существуют различные технологии, которые наиболее приемлемы для каждого конкретного хозяйства. Задача оптимизации заключается в том, чтобы найти такое транспортно-технологическое обеспечение, которое позволило бы получить продукцию с наименьшими энергозатратами. Решение вышеуказанной задачи позволит найти оптимальное транспортно-технологическое обеспечение АПК. Оценку вариантов оптимизации найдем по критерию - полные энергозатра.
Строгое соблюдение научно обоснованных технологий возделывания сельскохозяйственных культур может быть обеспечено при условии четкого транспортно-технологического обеспечения.
Естественно-производственные особенности Амурской области имеют строго выраженный зональный характер. Наряду с этим необходимо учитывать, что уровень обеспеченности хозяйств по материально-технической базе, организации управления, сложившейся технологии и средствам механизации неодинаков. Все это накладывает необходимость адаптации транспортно-технологического обеспечения АПК. В сельскохозяйственном производстве Амурской области основными возделываемыми культурами являются зерновые и соя.
Для возделывания, уборки и транспортировки данных сельскохозяйственных культур разработаны специальные технологии, немаловажная роль в которых отводится транспортно-технологическому обеспечению, которому в настоящее время не уделяется большого внимания.
В то же время, если учесть специфические особенности Амурской области, неизбежно возникает вопрос о необходимости улучшения транспортно-технологического обеспечения АПК с одновременным снижением энергозатрат.
Метод исследования. Аналитическое описание вышеуказанной задачи определяется следующей математической моделью:
п т п п п п п п
Х5Х, = ЛЕмпи + ^ j ^on2i ^ ^ 'j^cnAi ^ J^vn5i "У J^nmmi ^ ПШ1, (1)
/ 1 /—I : 1 i 1 ¿=1 i=l ¿=1 i=l
где Enij - полные энергозатраты / транспортного средства на j операции;
Емпц - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировке минеральных удобрений;
Еоп2£ - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировке органических удобрений;
Ехпз£ - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировке средств химической защиты;
Есп41 - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировке семян;
Еупщ - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировке убранного урожая с поля;
Ептт1 - полные энергозатраты / транспортного средства на транспортировку полученного урожая к потребителю;
/ - количество транспортных средств;
7 - количество операций.
Транспортно-технологическое обеспечение АПК будет функционировать эффективно в том случае, когда будет выполнятся условие, что полные энергозатраты Етп будут иметь минимальные значения, с максимальной разностью ДЕтп между существующим и предложенным транспортно-технологическим обеспечением при ограничении, что весь объем работ будет выполнен с коэффициентом эффективности Кэ больше единицы
Т7
£ _ тпб
Е,
тпН
(2)
где ЛЕтп - экономия полных энергозатрат / транспортного средства на} операции;
Етп6 - полные энергозатраты базового / транспортного средства на} операции;
Етпн - полные энергозатраты предлагаемого / транспортного средства на} операции;
Кэ - коэффициент эффективности.
Полные энергозатраты / транспортного средства на} операции при решении вышеуказанной аналитической задачи определяется математической моделью
XЕЕЩ = XЕт» + ЁЕт + XЕ«Щ + ИЕУУ т1п’
;/=! ,=1
(3)
¡=1
1=1
¿=1
где £П£7— полные энергозатраты / транспортного средства на} операции;
Епрц - прямые затраты энергии / транспортного средства на} операции;
Еж£7- - энергозатраты живого труда / транспортного средства на\ операции;
ЕтМц - энергоемкость / транспортного средства на} операции;
Ещ - энергозатраты от потерянного урожая / транспортного средства на} операции. Прямые энергозатраты равны [1]
- ту
(4)
где Нтц - расход топлива / транспортного средства на} операции, кг/га; ат - теплосодержание топлива, МДж/кг;
^- коэффициент учитывающий дополнительные затраты энергии на производство топлива, МДж/кг. Затрата живого труда определяется из выражения [1]
п а
Т7 — чи :я
ж,] IV
ему
где пЧ1,■ - число водителей / транспортного средства на] операции, чел; аж - энергетический эквивалент живого труда, МДж/ч;
УУжи ~ производительность / транспортного средства на} операции, т/ч. Удельная энергоемкость в общем случае равна
ЗІҐе%ниі(а
М ..-С ..
£ _ ту три_______________
э'3 ~ 100-7' И
(К К ... і К ..)
ту ткі] трі/ ✓
(6)
иту ему
где Мтіі - масса і энергетического средства на у операции, т;
"77117
■'трі у
- энергетический эквивалент і энергетического средства, МДж;
^гшЗ’Ктмч'Ктрц ~ отчисления на реновацию, капитальный и текущий ремонт / транспортного средства на у операции, %;
Типу _ годовая загрузка / транспортного средства на у операции, ч.
Энергозатраты от потерянного урожая продукции
(7)
где Еуа - энергосодержание единицы продукции, МДж/т;
П - объем потерянной продукции от несвоевременного транспортно-технологического обеспечения.
Из анализа зависимостей (4)-(7) видно, что они не отражают влияние эксплуатационных показателей транспортного средства на их величину, поэтому представляют определенный интерес выявить данное влияние. Преобразуем формулу (4) следующим образом:
С(ат + Гт)
(8)
где в- часовой расход топлива, кг/ч;
О - масса перевозимого груза, т;
V - среднетехническая скорость движения, км/ч;
¿-длинаездки, км.
Из выражения (8) видно, что прямые энергозатраты являются функцией грузоподъемности, скорости движения и времени
(9)
На величину затрат живого труда наибольшее влияние оказывает производительность. Величина производительности за один час определяется общеизвестной зависимостью [2]
Ж = <2 • Г • I.
(10)
Таким образом, величина затрат живого труда является функцией грузоподъемности, скорости движения и длины ездки
(11)
Энергозатраты средств механизации как видно из уравнения (6) зависят от массы энергетического средства, годовой загрузки транспортного средства и эксплуатационной производительности агрегата
(12)
где МтН - масса транспортного средства, т;
Тнщ - годовая загрузка транспортного средства, ч.
Зависимость урожайности от своевременного транспортно-технологического обеспечения
(13)
С учетом вышеизложенного прямые энергозатраты являются функцией производительности, скорости движения, времени, потерь энергетического средства и годовой загрузки
(14)
В то же время, анализируя вышепредставленные зависимости, можно констатировать, что они не в полной мере отражают качественную оценку транспортно-технологического обеспечения, так как не прослеживается влияние отдельных составляющих на величину полных энергозатрат транспортного средства.
Лучше всего для оценки влияния отдельных составляющих на полные энергозатраты ввести коэффициенты значимости, которые бы характеризовали отдельные составляющие транспортного процесса и позволит определить их значимость.
В общем случае полные энергозатраты транспортного средства можно оценить коэффициентом эффективности полных энергозатрат
Е Е.. + ^1 + ^
/■: Е Е Е
т] т] тj т]
Е Е
£ _ пРу _|_
ИЛИ
(15)
(16)
где Кп =
_ Р1]
■ коэффициент значимости прямых затрат энергии / транспортного средства на_/ операции;
Кж = - коэффициент значимости энергозатрат живого труда / транспортного средства на } опе-
Еп1]
К - коэффициент значимости удельной энергоемкости / транспортного средства на\ операции;
3 С„у
К _ 521= _ коэффициент значимости энергозатрат от потерянного урожая / транспортного средства
Ет]
на/операции.
Таким образом, энергозатраты транспортного средства в технологии возделывания сельскохозяйственных культур определим следующим образом.
Для существующей
рации;
для предлагаемой технологии
I/ п ________ Т^П I 17П I 17й I Т^П
ЭПОЛ ~ К-П "т **ж + лэ + лу>
(17)
(18)
Е,
где
ции;
Кпп = - коэффициент значимости прямых затрат энергии / транспортного средства на \ опера-
Е” -
Кпж = - коэффициент значимости энергозатрат живого труда / транспортного средства на }
Е„
7С
'пЦ
операции;
к: =■
Еп
эу
ции;
Ес..
т]
е:
коэффициент значимости удельной энергоемкости / транспортного средства на _/ опера-
К” = - коэффициент значимости энергозатрат от потерянного урожая / транспортного средства
' Ес„
7е
■‘т}
науоперации.
Анализируя выражения (17) и (18), можно определенно сказать, какие энергетические составляющие транспортно-технологического обеспечения занимают доминирующую роль. При этом эффективность транспортного обеспечения возделывания сельскохозяйственных культур будет определяться при выполнении следующих условий.
т
Кп — К°
(19)
Кт
Кэ=-^>1. (20)
эпол
Оценим полные энергозатраты через коэффициенты значимости при транспортировке сельскохозяйственных грузов на примере работы автомобилей ГАЗ-53-06, ЗИЛ-ММЗ-164АН с полуприцепом ММЗ-584Б и КамАЗ-5510 с полуприцепом ОдАЗ-9370. Исходные данные для расчета следующие: ¿=60 км; У=60 км/ч. Согласно методике [1], прямые энергозатраты для автомобиля определяются по формуле
а -И -Ь-у
Е50.6 ' ‘ ’
где аа - энергетический эквивалент топлива, МДж/кг;
На -линейная норма расхода топлива на 100 км пробега, л;
Ь - длина ездки, км; у - плотность топлива, кг/л;
О - масса перевозимого груза, т.
Затраты живого труда определяют по формуле (5), энергоемкость транспортных средств оценивают по формуле (6). Для рассматриваемых видов движения автомобилей коэффициент эффективности энергозатрат от потерянного урожая можно не учитывать, так как транспортное средство не заезжает на поле и не переуплотняет почву.
Суммарные энергозатраты при транспортировке составили: для автомобиля ГАЗ-5Э-06
,, Мдж Мдж Мдж Мдж Е =67,39--------+0,37--------+0,63------=68,39-;
П ? ? ? ? ?
т т т т
для автомобиля ЗИЛ-ММЗ-164АН с полуприцепом ММЗ-584Б
,, Мдж Мдж Мдж
Е =40,824--------+0,162-------+0,725-------=41,711;
П ? ? ? ? ?
т т т
для автомобиля КамАЗ-5510 с полуприцепом ОдАЭ-9370
,, Мдж Мдж Мдж Мдж
Еп =20,64--------+0,081-------+0,0376------=20,759--------.
т т т т
Для оценки влияния составляющих перевозочного процесса проведена оценка коэффициентов эффективности рассматриваемых операций (рис.).
Коэффициенты значимости энергозатрат
Результаты исследования
Таким образом, при дифференцированной оценке транспортировки сельскохозяйственных культур наибольшее значение имеет коэффициент прямых затрат. Поэтому для снижения полных энергозатрат обходимо вводить новые технологии направленные на уменьшение прямых энергозатрат, т.е. на снижение расхода топлива при выполнении заданного объема работы, а это возможно при движении автомобилей с оптимальной необходимой скоростью движения, которой соответствует минимум расхода топлива.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемый способ определения эффективности использования транспортного средства в технологии возделывания сельскохозяйственных культур с помощью коэффициентов значимости позволит наиболее точно определить пути снижения энергетических затраты.
Литература
1. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве
I АН. Никифоров, В.А. Токарев, В.А. Борзенков [и др.]; под ред. А.Н. Никифорова. - М.: Изд-во ВИМ, 1995.-96с.
2. Баженов С.П. Основы эксплуатации и ремонта автомобилей и тракторов. - М.: Академия, 2008. - 328 с.
УДК 631.34.2
Н.М. Канделя, А.М. Емельянов, Е.М. Шпилев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРЕУГОЛЬНОГО МЕТАЛЛОГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ В СХЕМЕ ХОДОВОЙ ЧАСТИ
ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА «ЕНИСЕЙ КЗС-958»
В статье рассмотрены результаты использования сменного треугольного металлогусеничного движителя в схеме ходового аппарата зерноуборочного комбайна «Енисей КЗС-958». Результаты испытаний показывают высокую эффективность его использования в конструкции мобильного энергетического средства сельскохозяйственного назначения.
