Анализ элементов производительности

Как следует из (9.4), всего три элемента определяют производительность агрегата - ширина захвата В_ρ, рабочая скорость V_р и коэффициент использования времени τ.

Ширина захвата агрегата фактическая В_ρ отличается от конструктивно возможной из-за неточности вождения агрегата (получаются пересевы, перекрытия или огрехи, пропуски при выполнении технологических операций), из-за неправильного соединения машин в агрегате (те же перекрытия или огрехи), из-за неточной регулировки, настройки машин (увод плуга в сторону), из-за намеренного недоиспользования конструктивной ширины захвата (прямое комбайнирование при большой хлебной массе), из-за колебаний ширины захвата от случайных изменений сил.

Для отдельных технологических процессов использование ширины захвата кажется постоянным и равным 100% (подбор валка, междурядная обработка, уборка пропашных культур). В самом деле (применительно к производительности, определяемой по обработанной площади), объем работы на этих операциях будет определяться предшествующим использованием ширины захвата жатки при скашивании хлебной массы или посевных (посадочных) машин при посеве пропашных.

В любом случае одна из сторон прямоугольника, образующего обработанную агрегатом площадь, рабочая ширина захвата будет случайной, непрерывно колеблющейся в тех или иных пределах, функцией пути агрегата или времени. Среднее значение В_ρ определяет скорость движения агрегата либо через тяговое сопротивление, либо через пропускную способность машины, причем связь ширины захвата и скорости легко обнаруживается и по отклонениям от средних значений.

Наибольшее влияние на производительность агрегатов оказывает степень (коэффициент) использования времени смены τ. Технически обоснованное его значение определяют из баланса времени смены (рисунок 9.1).

Рисунок 9.1 – Составляющие времени смены

Сменное время Т_смрасходуется: на производительную работу (иногда называют чистой работой) Т_р; на холостой ход при поворотах агрегата Т_х; на технологическое обслуживание агрегата Т_тех; на ежесменное ТО трактора и машин, входящих в состав агрегата Т_ЕТО; на подготовительно-заключительные операции (приемка и сдача агрегата, переезд к месту работы и обратно, получение наряда и сдача работы) Т_пз(нормативные станции страны принимают Т_пз = 0,55 ч); на возможные простои агрегата Т_пр.

Время простоев Т_прможно разделить на простои, связанные с физиологическими потребностями механизатора, Т_физ(Т_физ = 0,35 ч), по организационным причинам Т_орги из-за метеорологических условий Т_мет. Из всех этих видов простоев в нормируемое время смены Т_см.нвключают только Т_физ.

Перерыв на обед Т_оби подготовительно-заключительное время на сборку новых машин, которое оплачивают отдельно, в состав времени смены не включают.

Таким образом, нормируемое время смены

(9.7)

Первые три составляющие представляют собой цикличное (цикловое) время Т_ц, которое зависит от способа движения и организации работы:

(9.8)

где t_р.ц, t_х.ц, t_о.ц– затраты времени, приходящиеся на один цикл работы агрегата соответственно при рабочем ходе, холостом ходе и при остановках агрегата на технологическое обслуживание, ч;

n_ц— число циклов работы агрегата за смену.

(9.9)

где L_p – рабочая длина гона, м;

v_р – рабочая скорость агрегата, км/ч;

L_x – длина холостого пути агрегата при повороте, м;

v_x – скорость агрегата на поворотах, км/ч (обычно v_х = 5км/ч);

L_тех – рабочий путь агрегата между смежными технологическими остановками, м;

t₀ – продолжительность одной остановки на технологическое обслуживание, ч.

(9.10)

где V – вместимость технологической емкости, м³;

λ – степень заполнения технологической емкости;

ρ – плотность распределяемого (собираемого) материала, кг/м³;

B_р – рабочая ширина захвата агрегата, м;

H – норма высева (или урожайность убираемой культуры), кг/га.

Для агрегатов без технологических емкостей (плуги, бороны, лущильники, катки, паровые культиваторы, косилки, жатки и т. д.) составляющая баланса времени смены T_техне является цикловой. Вместо нее в баланс времени смены вводят внецикловую составляющую T’_тех, определяющую затраты времени на устранение технологических отказов. Число циклов определяют по формулам:

для агрегатов с технологическими емкостями

(9.11)

без технологических емкостей

(9.12)

В результате округления значения n_цдо целого числа действительное время смены Т_{см д} в каждом конкретном случае будет несколько отличаться от установленного (Т_см= 7 ч).

Рисунок 9.2 – Зависимость коэффициента τ от длины гона L

Расчетное значение коэффициента использования времени смены

(9.13)

Наибольшее влияние на значение коэффициента использования времени (а, следовательно, и на производительность) из природно-производственных факторов оказывает длина гона L. При коротких гонах велика доля затрат времени на холостые повороты, однако при увеличении длины гона более 1200... 1500 м прирост τ незначителен (рисунок 9.2) и к тому же усложняет технологическое обслуживание агрегатов и подготовку полей к работе, что следует учитывать при проектировании полей и подготовке рабочих участков.

Можно совершенно точно связать ширину захвата и непроизводительные потери времени на холостой ход агрегата при повороте (радиус поворота, ширина загона, ширина поворотной полосы связаны с шириной захвата агрегата), на технологические остановки, связанные с разгрузкой или загрузкой бункеров, наконец, на простои в связи с неисправностями (надежность агрегата существенно уменьшается при росте числа машин в агрегате).

Рабочая скорость агрегата также случайная величина. Как по среднему значению, так и по отклонениям от него, скорость агрегата связана с тяговым сопротивлением (обычно пропорциональным ширине захвата). Возможны потери скорости и от других причин - несимметричности агрегата или постоянного увода трактора от прямолинейного хода, что вызывает частое употребление механизма поворота; неровностей микропрофиля поверхности поля и связанного с этим фактического удлинения пути на расчетной длине гона.

Величина скорости движения агрегата существенно сказывается на коэффициенте использования времени, при росте скорости снижается время прохождения рабочего гона, растет число поворотов, холостых переездов и технологических остановок за время смены.

Таким образом, производительность агрегата измеряется произведением средних значений случайных процессов, связанных между собой. Как известно из теории вероятностей, математическое ожидание произведения нескольких взаимно-независимых случайных величин равно произведению их математических ожиданий. В противном случае (то есть для зависимых величин) нужно учитывать их взаимную корреляцию. В связи с этим, выражение (9.4), если в нем используются средние значения фактических скоростей, рабочих захватов и коэффициентов использования времени, будет завышать фактическую среднюю производительность, так как корреляция между В, V и τ отрицательна.

Если не будет учитываться взаимное влияние элементов, определяющих производительность агрегатов, то трудно будет прогнозировать рост производительности при определенном увеличении одного из элементов производительности. Так, при переходе на повышенные скорости движения агрегатов прирост производительности оказался скромнее, чем первоначальные расчеты.