CC BY
10
УДК 631.362
D01 10.24412/2311-6447-2022-4-304-308
Оптимизация комплекса машин для очистки зерновых культур
Optimization of a complex of machines for cleaning grain crops
Профессор С.С. Ямпилов, доцент. Ж.Б. Цыбенов, доцент Г.Ж. ст. преподаватель А. О. Жигжитов
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и тел. (3012) 41-72-10, yampilovssff mail.ru
Professor S.S. Yampilov, Associate Professor. Zh. B. Tsybcnov, Associate Professor G.J. Khandakova, Art. Teacher A.O. Zhigzhitov
East Siberian State University of Technology and Management, tel. (3012) 41-72-10, yampilov ss@ mail. ru
Аннотация. В настоящее время, существуют множество различных зерноочистительных машин и агрегатов, поэтому у хозяйств, занимающихся производством зерновых культур существует проблема по оптимальному подбору зерноочистительных машин, чтобы они соответствовали по производительности и очштщли исходные зерновые культуры, поступающие ИЗ-ПОД комбайна от различных примесей характерньix для данной зоны с минимальными затратами. В связи с чем. возникла необходимость в математическом инструменте, который поможет рассчитать и подобрать необходимые зерно обрабатывающие устройства, удовлетворяющие всем необходимым требованиям при минимальной стоимости. Цель исследований - разработка математического инструмента - имитационной модели для подбора рациональных устройств и машин входящие в комплекс обработки зернового материала фермерского хозяйства. Разработана имитационная модель существующей технологии обработ ки зерна в хозяйстве по определению рациональных зерноочистительных машин и агрегатов для очистки зерновых культур на основе системы уравнений с учетом исходных данных по хозяйству, которая включает все операции по технологии очистки зерновых культур - предварительную очистку, первичную, вторичную и окончательную, производительность зерноочистительных машин с учетом полноты выделения примесей и потери основного зерна в отходы, физико-механические свойства поступивших на очистку зерновых культур. Имитационная модель позволяет подобрать рациональные зернообрабатывающие устройства в технологический комплекс при наименьших затратах. Приведенная система уравнений Предназначена Для решения задач определения оптимальных 11 Целесообразных ЗерНОобрабаТЫВашЩИХ устройств при наименьших затратах на их приобретение и эксплуатацию. В зерноперерабатывающее хозяйство поступает зерновой ворох с различными физико-механическими свойствами зернового материала, Данные свойства зерна учитываются при выводе системы уравнений, позволяющая подобрать оптимальные параметры зернообрабатывающпх машин.
Abstract. At present, there are many different grain cleaning machines and units, and therefore, farms engaged in the production of grain crops have a problem with the optimal selection of grain cleaning machines, so that they correspond in performance and clean the initial grain crops coming from under the combine from various impurities characteristic of a given zone at minimal cost. Therefore, there was a need for a mathematical tool that will help to calculate and select the necessary grain processing devices that meet all the necessary requirements at a minimum cost. The aim of the research is to develop a mathematical tool - a simulation model for the selection of rational devices and machines included in the complex for processing grain material of a farm. A simulation model of the existing grain processing technology on the farm has been developed to determine rational grain cleaning machines and aggregates for cleaning grain crops based on a system of equations, taking into account the initial data on the farm, which includes all operations on the grain cleaning technology - preliminary cleaning, primary, secondary and the final performance of grain cleaning machines, taking into account the completeness of the separation of impurities and the loss of the main grain to waste, the physical and mechanical properties of the crops received for cleaning. The simulation model allows you to select rational grain processing devices in the technological complex at the lowest cost. The above system of equations is designed to solve the problems of determining the optimal and appropriate grain processing devices at the lowest cost for their purchase and operation. A grain heap with different physical and mechanical properties uf the grain material enters the grain processing facility, These grain properties are taken into account when deriving a system of equations that allows you to select the optimal parameters of grain processing machines.
Хандакова, управления,
С Ямпилов С.С., Цыбенов Ж.В., Хандакова Г.Ж., Жигжитов А.О., 2022
304
Ключевые слова: зерноочистительные машнны, зернообработка, очистка зерна, стоимость очисти зерна, оптимизация зернового комплекса
Keywords: grain cleaning machines, grain processing, grain cleaning, grain cleaning cost, grain complex optimization
В настоящее время на рынке страны присутствуют как отечественные, так и зарубежные компании по производству и продаже зернообрабатывашщето оборудования, которые отличаются стоимостью и техническими характеристиками [1,3, 4,5, 6, 7,8]. Возникла необходимость в математическом инструменте, который поможет рассчитать и подобрать необходимые зернообрабатывающие устройства, удовлетворяющее всем необходимым требованиям при минимальной стоимости.
При подборе зерноочистительных устройств для зерпообрабатывающего хозяйства должны учитываться климатические условия региона, где должны показывать наивысшую эффективность обработки зерна по сравнению с аналогичными устройствами. Такие зернообрабатывающие устройства являются рациональными для конкретного хозяйства.
Целью исследований - разработка математического инструмента - имитационной модели для подбора рациональных устройств и машин входящие в комплекс обработки зернового материала фермерского хозяйства.
Имитационное моделирование решает задачи, связанные с поиском и нахождением таких зернообрабатывающих устройств и машин зерноочистительного комплекса с оптимальной стоимостью, которые эффективно выполняют технологические процессы [2, 9, 10J. При выводе имитационной модели необходимо учитывать ряд факторов, таких как: количество и темпы поступающего на обработку зернового материала с полей в фермерское хозяйство в течение суток, величина засоренности зернового материала примесями и их состав, физические и механические показатели основного зерна и примесей, эффективность обрабатывающих устройств, компоновка и сочетание устройств в технологическом комплексе, количество обслуживающего и ремонтного персонала, эксплуатационные издержки и другие факторы.
Применение имитационной модели позволяет учитывать технике -экономические данные известных зернообрабатывающих устройств и применяемых технологий по обработке зерна, выбрать оптимальный и рациональный вариант из рассмотренных машин и их компоновок.
Для определения рациональной технологии обработки зернового материала определенным фермерским хозяйством путем комбинирования известных зерноочистительных устройств и машин с наилучшими технико-экономическими показателями необходимо решить задачу распределенного типа. Данная задача решается методами линейного программирования.
Примем следующие известные первоначальные условия: объем зернового материала поступающее в хозяйство с полей, технологии обработки зернового материала, производительность зерноочистительных машин с учетом полноты выделения примесей и потери основного зерна в отходы. Составим балансовое уравнение:
£ <?£. -Z^+I Qiz ■ z2: + £ QrC2 • z3l > V2
E-Zi.+I Q^ ■ + s QrCs ■ > - ---------------------
fe QZt ■ zu + Sk <?Ert ■ ** + <?cr; ■ z* > S>=1
где " - годовая производительность машин при работе на заданной операции, Т;
- количество машин, занятых на выполнении г-й операции; - количество зерна для очистки по 1-й операции на _/»й технологии.
Последовательными операциями по обработке зернового материала в фермерском хозяйстве являются предварительная очистка от примесей, затем следуют первичная и вторичная очистка, как правило последний этап - окончательная очистка.
В уравнения (1) входят исходные данные производительности машин, находящихся в хозяйстве выполняющие последовательно все операции по очистке зерна с учетом физико-механических показателей компонентов зернового сырья.
Приведено условие проведения всех операций по обработке зерна обслуживающим персоналом:
+ V.
где и - коэффициент, учитывающей избыток обслуживающего персонала; N - обслуживающего персонала; N1,2,3- число обслуживающего персонала занятых на исполнение 1-й операции.
Требования проведения 1-й операции в установленный промежуток времени:
сП1 < Ь,
4 " (3}
«пз * ^
Где й ~ реальное время проведения г-й операции; 1т - намеченное время проведения 1-й операции рассчитывается согласно равенству:
и,«
111111 (4)
0 е"
где р - количество выполненных операции; - производительность устройств
для проведения 1-й операции.
Рациональный вариант выбора машин входящие в состав зернообрабатывато-щего комплекса должен отвечать минимальным приведенным затратам:
= + ЕИ ■ Кугн) ■ тт,
Щ
Где 25 - количество машин; Ен - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; Куд 1 - удельные затраты; О - себестоимость проведенных работ машиной г-й операции.
Поскольку V] - обрабатываемая масса зернового материала с определенными
1 ^ и V ^ т э>в «С
физико механическими свойствами в определенный срок обработки, а - про-
изводительность машин для выполнения 1-й операции, то количество машин необходимое для выполнения данной операции можно рассчитать:
Кроме приведенных затрат для получения моделей необходимо учитывать следующее условие:
У
É=1 (6) где Zc - число существующих устройств.
Условие предусматривает, что общее число зернообрабатывающих машин должно быть выше числа существующих устройств,
У У
QZfi 'Zi^YuVi i=i t=1
Настоящее условие учитывает, что общая производительность зернообрабатывающих машин не должно быть меньше объёма работ, который должен быть выполнен.
Современный зерноочистительный агрегат как техническая система, влияющая на компоновку и технологическую схему зернообрабатывающего комплекса слишком трудна. Поэтому имитационное моделирование и математические модели таких систем для решения практических и исследовательских задач вполне допустимо. При этом получаем модели простой системы имитирующая поведение более сложной технической системы.
Конечно, получить аналитически систему уравнений описывающий процесс реализации оптимальной технологии очистки зерновых культур для данною хозяйства сложно. Однако на втором этапе данную задачу можно решить, используя положения теории подобия.
Разработана имитационная модель существующей технологии обработки зерна в хозяйстве по определению рациональных зерноочистительных машин и аг регатов для очистки зерновых культур на основе системы уравнений с учетом исходных данных по хозяйству, которая включает все операции по технологии очистки зерновых культур, физико-механические свойства поступивших на очистку зерновых культур.
Имитационная модель позволяет подобрать рациональные зернообрабатывающие устройства в технологический комплекс при наименьших затратах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ямпилов С.С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энсргосбсрсгаюших процессов очистки и сортированию зерна и семян. -Улан-Удэ,: Изд-во ВСГУТУ, 2003, -262 с.
2. Строгачёв В.П., Толкачёва И.О. Имитационное моделирование. -М,: МГТУ им Баумана, 2008, -737 с.
3. Овчинников Д. Н., Овчинникова Ю.И. Повышение эффективности зерноочистительных систем // Вестник Курганской ГСХА. -Курган, 2013. -№4. -С. 68-71
4. Куценко Ю.Н., Постникова М.В. Анализ механических и производственных характеристик машин поточных линий зерноочистительных агрегатов / / Вестник агарной науки. - Дона, Ростов-на-Дону, 2013, Nü4, -С. 43-48.
5. Абидуев, A.A. Повышение эффективности технологических процессов фракционной очистки зерна и семян; Автор сфер, Дис. ...докт, техн. наук, Новосибирск, 2021.- 40 с.
6. Абидуев А.А, Петунов C.B., Урханов H.A., Цыбенов Ж.Б. Математическая модель технологического процесса очистки зерна // Вестник ВСГУТУ, 2013, - Na 2. - С. 27-31
7. Тарабрин, Д-С. Совершенствование процесса пне в м о се пар аци и зернового
L
вороха на двухаснирационных зерноочистительных машинах: Автореф. Дис. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2018. -25 с.
8. Раднаев, Д.Н., Прокопьев С.Н. Применение методики имитационного моделирования при оптимизации посевных комплексов // Материалы междунар. науч.-практ, конф.,- Улан-Удэ: Изд. БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2011. - С. 155-159.
9. Максимей И.В., Смородин B.C., Демиденко О.М. Разработка имитационных моделей сложных технических систем, - Гомель, 2014. - 298 с.
REFERENCES
1. Yampilov S.S. Technological and technical support of resource-energy-saving processes for cleaning and sorting grain and seeds. -Ulan-Ude, Publishing House of ESSTUU, 2003, -262 p.
2. Strogachev V.P., Tolkacheva 3,0. Simulation modeling. -M,; MSTU named after Bauman, 2008, -737 p.
3. Ovchinnikov D.N., Ovchinnikova Yu.l. Improving the efficiency of grain cleaning systems // Bulletin of the Kurgan State Agricultural Academy. - Kurgan, 2013. - No. 4. -WITH. 68-71
4. Kutsenko Yu.N.t Postnikova M.V. Analysis of the mechanical and production characteristics of machines for production lines of grain cleaning units // Bulletin of agar science. - Don, Rostov-on-Don, 2013, No. 4. -WITH. 43-48.
5. Abiduev A.A. Improving the efficiency of technological processes of fractional cleaning of grain and seeds: Author's abstract. Dis. ... doc. tech. Sciences. Novosibirsk, 2021.- 40 p.
6. Abiduev A.A., Petunov S.V., Urkhanov N.A., Tsybenov Zh.B. Mathematical model of the technological process of grain cleaning // Bulletin of the ESGUTU, 2013, - No. 2. -pp. 27-31
7. Tarabrin D.S. Improving the process of pneumoseparation of a grain heap on two-aspiration grain cleaning machines: Abstract of the thesis. Dis. ... cand, tech. Sciences. Voronezh, 2018. -25 p.
8. Radnaev, D.N., Prokopiev S.N. Application of the simulation technique in the optimization of sowing complexes // Proceedings of the Intern, scientific-practical. Conf., -Ulan-Ude: Ed. BSHA them. V.R. Filippova, 201 1. - P. 155-159.
9. Maksimey I.V., Smorodin V.S., Demidenko O.M, Development of simulation models of complex technical systems, - Gomel, 2014. - 298 p.
