Одна из важнейших задач специалистов агропромышленного комплекса состоит в определении для каждого хозяйства или машинно-технологической станции такой минимальной, но достаточной количества машин и машинного парка в целом, обеспечит наиболее эффективное его использование.

Благодаря применению современных методов математического моделирования и использования персональных ЭВМ решения такой задачи значительно совершенствуется относительно разных условий использования машин.

На кафедре эксплуатации техники и инженерного менеджмента Национального аграрного университета коллективом авторов под руководством профессора Мельника И.И. разработана и внедрена в производство и учебный процесс система «Комплексное машиновикористання» для персональных электронно-вычислительных машин, которая предусматривает комплексное решение данной задачи в едином системной взаимосвязи: технология — машинные агрегаты — комплексы машин — машинно-тракторный парк — машинно-технологические станции .

В основу математической модели обоснования состава комплексов машин и структуры машинного парка положены следующие принципы организации механизированных процессов:

· Пропорциональность между количеством машин, их производительностью, количеством работников соответствующей квалификации и площадью обрабатываемой земли;

· Согласованность в сроках и времени выполнения отдельных операций в соответствии с темпами, заданных главной рабочей машиной;

· Равномерность или ритмичность труда;

• непрерывность или поточность процесса по периодам работ, начиная от первых операций до получения готового продукта.

По этой же методике можно определять рациональную (минимально допустимую) площадь выращивания и уборки сельскохозяйственных культур, что обеспечивает эффективное использование комплексов машин.

Банк входных данных для решения поставленной задачи готовится в виде пяти таблиц установленных форм, включающих технико-экономические характеристики энергетических средств, сельскохозяйственных машин, альтернативные составы машинных агрегатов, характеристику сельскохозяйственных культур и полей для их выращивания в соответствующем хозяйстве и существующие или перспективные технологические процессы производства продукции растениеводства или отдельные циклы механизированных работ с возможными вариантами состава машинных агрегатов.

В результате решения задачи получается матрица загрузки энергетических машин по дням года, таблица технологических процессов (технологическая карта) с соответствующим комплексом машин технико-экономическими показателями их использования, общий состав машинного парка с экономическими показателями его и годовой загрузкой каждой машины, а также матрица потребности в механизаторах, водителях и вспомогательных работниках.

Результаты расчетов можно широко применять в хозяйствах при оперативном и особенно перспективное планирование приобретения и использования техники, а также при внедрении прогрессивных технологических процессов производства продукции растениеводства.

Математическая модель определения машинных агрегатов и комплексов машин.

Структурный и количественный состав комплексов машин, а также структура машинного парка в целом обусловливается механизированными процессами выращивания и уборки сельскохозяйственных культур, основой которых являются технологические операции, которые предусматривают выполнение необходимых и достаточных объемов работ по подготовке почвы, внесения удобрений, посева (посадки), ухода за посевами и уборки урожая.

Научно-обоснованное определения комплексов машин и структуры машинного парка в целом, а также определение методов их эффективного использования является важным элементом деятельности инженерно-технической, агрономической и экономической деятельности специалистов агропромышленного комплекса.

Среди множества факторов, влияющих на состояние сложной динамической системы, которую определяет поставлена ??задача, основную роль играют склады машинных агрегатов, предназначенных для выполнения той или иной технологической операции, условия их работы, агротехнические сроки выполнения операций, объемы работ на каждой из них, а также площади выращивания сельскохозяйственных культур.

Поиск оптимальных значений параметров, влияющих на стабильное состояние системы, выполняется изменением этих параметров в допустимых пределах. В свою очередь, состояние системы можно оценить суммарными затратами на выполнение механизированных работ.

Затраты определенного вида (работы, денег и т.п.) на выполнение данной технологической операции можно определить:

где Roj-затраты на весь объем работ на j-й операции;

rij — часовые затраты при работе i-го агрегата на j-й операции;

Wij-часовая производительность i-го агрегата на j-й операции, га (т, ткм);

Qj — объем работ на j-й операции, га (т, ткм).

Объем работ при выполнении j-ой операции равна:

где Sk — площадь выращивания данной сельскохозяйственной культуры, га;

kj-коэффициент, учитывающий объем работ на единице площади.

Коэффициент kj определяется следующим образом:

для технологических операций

для погрузочно-разгрузочных операций

для транспортных операций

где gj — коэффициент, учитывающий кратность выполнения j-й операции;

H — урожайность, норма внесения удобрений, другие нормы продукции,

собирается или транспортируется в зависимости от выполняемой

операции, т / га;

L — расстояние перевозки груза, км.

Зная Qj, можно определить часовые объемы работ:

где Tj — время, отводимое на выполнение j-ой операции.

Подставив в (1) вместо Qj его значение с (2), получим:

Оптимальные режимы работы и часовая выработка агрегатов на каждой из операций определяется в соответствии с технико-эксплуатационными показателями энергетических средств и сельскохозяйственных машин, а также условиями их эксплуатации.

Исходя из агротехнических допустимого скоростного режима работы машинного агрегата, фона поля, мощности двигателя и других параметров энергетического средства, касательная сила тяги по возможностям двигателя, равна:

где Pk — касательная сила тяги, кН;

Nн — номинальная мощность двигателя, кВт;

hмг — коэффициент полезного действия трансмиссии

Vд допустимая рабочая скорость агрегата, км / час.

Для уборочных агрегатов, обмолачивают или измельчают продукцию, максимальная допустимая рабочая скорость движения в условиях оптимальной загрузки машины по пропускной способности определяется выражением:

где qф — пропускная способность машины, кг / с;

BР — рабочая ширина захвата машины, м;

class = «form» Q — урожайность продукции, т / га.

В случае агрегатирования тягово-приводной машины, мощность двигателя, которая расходуется на тягу Nт, равна:

где Nввп — мощность, которая расходуется на привод рабочих органов машины, кВт.

Полученное значение Nт для данного энергетического средства подставляется в формулу (8) вместо Nн.

В связи с тем, что движущая сила ограничивается силой сцепления ведущего аппарата с почвой, ее значение можно определить:

где Fmax — максимальная сила сцепления ведущего аппарата с почвой, кН;

Gтр — масса энергетического средства, т;

g — ускорение свободного падения, м/с2;

j — коэффициент, учитывающий распределение массы энергетического средства на ведущий аппарат;

m — коэффициент сцепления ведущего аппарата с почвой (табл. 13.15).