д.т.н. Рахатов С.З., преподаватели Култасов Б.Ш., Тулегенов С.У.

Кызылординский Государственный Университет им. Коркыт Ата

ОПТИМИЗАЦИЯ ВМЕСТИМОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЕМКОСТЕЙ ХЛОПКОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

 

Определение оптимальных параметров и режимов работы использования хлопкоуборочных комбайнов и оптимальных вместимостей бункеров имеет наиболее важное значение для перспективных конструкций хлопкоуборочных комбайнов применительно к природно-производственным условиям РК.

Методика оптимального использования применима как к перспективным хлопкоуборочным агрегатам, так и для комбайнов, имеющихся в хозяйствах.

Решение указанных задач имеет также определенное общенаучное значение, поскольку,  в настоящее время, в недостаточном объеме разработаны общепринятые методы оптимизации вместимости технологических емкостей для хлопкоуборочных агрегатов. Имеющиеся исследования на данном этапе, в основном посвящены обоснованию вместимости хлопкового бункера. В то же время отсутствуют комплексные решения по эффективному использованию всех технологических емкостей, включая тракторно-транспортные агрегаты.

В предлагаемой математической модели учтены вышеизложенные недостатки. Наличие оптимальных решений задачи вместимости бункера хлопкоуборочного комбайна можно обосновать на основании следующих предварительных рассуждений. Увеличение вместимости  хлопкового бункера на комбайне с одной стороны приводит к одновременному росту производительности, поскольку уменьшается число технологических обслуживаний, что приводит к снижению  потерь времени смены. Однако при одной и той же мощности двигателя, рост вместимости технологических емкостей вызывает увеличение потребной мощности на перемещение агрегата по полю.

Наличие двух таких противоположных тенденций как известно, является одним из характерных признаков принципиальной  возможности оптимального решения.

Из приведенных рассуждений следует, что оптимальное использование вместимостей технологических емкостей обеспечивает наибольшую  производительность хлопкоуборочного комбайна. Соответственно максимум производительности должен быть принят в качестве основного критерия оптимальности [1].

Поскольку работа хлопкоуборочного комбайна складывается из отдельных технологических циклов, то в качестве эквивалентного критерия оптимальности целесообразно выбрать максимум цикловой производительности (за единицу времени технологического цикла) м2/с.

Продолжительность цикла при этом должна быть выбрана таким образом, чтобы одновременно учитывалось обслуживание всех операций работы хлопкового бункера. Хлопковый бункер при этом рассматривается в качестве основной емкости, затем через пропорциональные соотношения между урожайностями по хлопку, рассчитывается оптимальная вместимость кузова прицепа.

Для одновременного учета в математической  модели продолжительности обслуживания двух емкостей, в соответствии с [2], вводится также условный приведенный технологический цикл, продолжительность которого определяется в виде суммы

                                                         (1)

где – продолжительность заполнения технологического цикла бункера как основной емкости, с;  - продолжительность заполнения кузова прицепа, не совмещающаяся по времени с , с учетом с критерия оптимальности  можно представить в виде:

                                                      (2)

где – рабочая ширина захвата агрегата, м; -длина пути  заполнения хлопкового бункера, м;

Помимо критерия (2), также должно удовлетворяться условие связи между и рабочей скоростью комбайна  через баланс мощности в виде:

                                                      (3)

где -номинальная мощность двигателя, Вт; -степень использования номинальной мощности двигателя;  -рабочая скорость комбайна, м/с.

Удельные энергозатраты  за время технологического цикла из равенства

                                                                                                              (4)

-удельные энергозатраты, Дж /м2; -продолжительность – го режима работы внутри цикла (рабочий ход, выгрузка хлопка и т.д.) с; -степень использования мощности двигателя при сменном режиме работы.

Поделив числитель и знаменатель  (4) на, получим

                                        (5)

где –средневзвешенное значение коэффициента использования номинальной мощности;  -доля в общей продолжительности цикла.

Из полученного выражения следует, что критерий соответствует минимуму удельных энергозатрат и соответственно минимуму расхода топлива:

 

                                                        

         Таким образом, получаемое ниже оптимальное использование вместимости  технологической емкости, одновременно будет отвечать важным современным требованиям высокой производительности и ресурсосбережения.

          При этом продолжительность технологического цикла бункера  можно представить в виде суммы.

                                                                                 (6)

где -чистое время заполнения бункера, с; -продолжительность времени холостых поворотов на пути заполнения бункера, с; -средняя продол-жительность выгрузки хлопка из бункера, с; -средняя продолжительность ожидания заполненным бункером транспортного агрегата, с;

         Поскольку исследование проводится для установившегося процесса работы, в равенстве (6) не рассматриваются потери  времени, связанные с устранением технических и технологических неисправностей.

         Значение с учетом (5) определяется из равенства

                                                                                               (7)

Значение  на пути зависит от числа поворотов  и  времени одного поворота

                                                                                             (8)

Число поворотов зависит от длины гона в соответствии с равенством

                                                                                                         (9)

Продолжительность одного поворота  приближенно можно  принять пропорциональной конструктивной ширине захвата

                                                                                                  (10)

Численное значение коэффициентаопределяется на основании нормативных и хронометражных данных. На основании (6), (8), (9) для  получим  

                                                                                          (11)

Продолжительность выгрузки хлопка из бункера  определяется с учетом подготовительно-заключительных операций и массы   хлопка в бункере

                                           (12)

где –продолжительность подготовительно-заключительных операций, с;      -производительность выгрузного  устройства (шнека) кг/с.

В зависимости от условий работы  в составе  могут  учитываться возможные потери времени до и после выгрузки,  включая маневрирование.

         Под маневрированием может подразумеваться подъезд и отъезд хлопкоуборочного  комбайна к компенсатору или транспортному средству. В течение  технологический процесс комбайном не выполняется.

         При образовании очереди  на транспортное обслуживание значение  будет определяться зависимостью:

                          (13)

Численные значения  и определяются по нормативным данным и хронометражным   наблюдениям.

         Подставив полученные значения слагаемых в (10), получим в  функции  удельной вместимости  бункера

  (14)

Выгрузка  хлопка из бункера осуществляется с подъездом комбайна к компенсатору или транспортному агрегату. Поэтому ТЦНП определяется следующим образом:

                                                                                      (15)

где  время выгрузки одного бункера, с; количество бункеров с хлопком, выгружаемых в один кузов.

                                                            (16)

где QT , qb – вместимость кузова ТС и бункера комбайна, м3;  ,  - коэффициенты заполнения соответственно кузова и бункера;  ,- плотности хлопка в кузове ТС и бункере ХУК.

        Полученные формулы позволяют определить основные параметры хлопкоуборочного комбайна и оптимальные показатели вместимости хлопкового бункера.

 

Литература.

1.     Киртбая Ю.К. Организация использования машинно-тракторного парка.- Москва.: Колос, 1974.-288с.

2.     Сюй Сян. Оптимизация технологического обслуживания зерноуборочных комбайнов в условиях КНР. – Автореферат. ..дис. канд. Тех. Наук.-Москва, -1993-18с.