использования машинно-тракторных агрегатов
Кафедра эксплуатации машинно-тракторного парка им. М.П. Сергеева
Методические указания
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ (для магистрантов 1-го года обучения по направлению подготовки 110800 - агроинженерия)
Челябинск, 2013 В методических указаниях представлена методика технико-экономической оценки эффективности использования машинно-тракторных агрегатов с приведением подробного пример расчета. В основе методики расчета использовались материалы описанные в разработанных методических указаниях: «Выбор типа агрегата» [2] и «Разработка операционно-технологической карты на выполнение сельскохозяйственных работ» [5].
Составители: Мухамадиев Э.Г. - доцент, канд. техн. наук / ЧГАА /
Рецензент
Кокорин А.Ф. - профессор, докт. техн. наук /ЧГАА/
Ответственный за выпуск
Латыпов Р.М. – зав. кафедрой ЭМТП. ЧГАА Одобрено методической комиссией факультета механизации (протокол № ___ от __________________ г.)
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЧГАА
© ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ, 2013 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ Методика технико-экономической оценки эффективности использования машинно-тракторных агрегатов
Отличительной особенностью сельскохозяйственного производства, как известно, является то, что в качестве средства производства используется земля. Производстве6нный процесс по выращиванию урожая – это процесс искусственного воздействия на естественный процесс произрастания культурных растений на протяжении всего периода вегетации, вплоть до уборки урожая. Следует отметить, что воздействие в период вегетации имеет в основном косвенный характер. Напрямую на процесс развития растений влияние не оказывается, изменяются лишь условия: состояние почвы, наличие питательных веществ, влагообеспеченность, и т.д. Другой отличительной особенностью является то, что все производственные процессы имеют высокую энергоемкость, что требует использования технических средств. И наконец важнейшим отличием, влияющим на эффективность отрасли растениеводства в целом, является ограниченность производственных, а следовательно и финансовых циклов в течение года. Поэтому повысить прибыльность производства за счет оборачиваемости капитала нет возможности. Очевидно, что прибыльность производства в отрасли растениеводства не может быть такой, как в других отраслях промышленности.
В зависимости от условий производства, к которым относятся зона возделывания, характеризующаяся природно-климатическими условиями (размеры полей, уклон местности, тип почвы, и т.д.), могут применяться различные технологии, а следовательно и комплексы машин реализующих данные технологии. В зависимости от объема работ в одной зоне комплексы машин могут быть различные по производительности. Возникает вопрос, какой из комплексов для конкретных условий более эффективен. При оценке эффективности использования техники на первом этапе необходимо определить границу эффективности ее использования в условиях предприятия (при сложившейся на сегодняшний день производственно-экономической ситуации на рынке с.-х продукции с учетом конкретных условий производства в хозяйстве). В первую очередь, необходимо определить основные технико-экономические показатели работы агрегатов на уровне планирования: производительность (часовую, сменную, сезонную), годовую загрузку трактора и сельскохозяйственных машин, примерную потребность в агрегатах в зависимости от объема работ. Очевидно, что оценка без сравнения не имеет смысла, поэтому, как правило проводятся расчеты параллельно для двух и более однотипных по назначению комплексов.
Важным при оценке эффективности использования МТА является выбор критерия оценки, так как от этого зависит какие факторы будут учитываться. Выбранный критерий определяет и методику проведения расчетов. В частности, в качестве критерия наиболее подходящим является уровень удельных комплексных затрат, включающих помимо прямых эксплуатационных затрат - стоимость предполагаемых потерь урожая в виду несвоевременности выполнения работ (стоимость потерь от длительности выполнения работы). В общем виде удельные комплексные затраты определяются по формуле:
где
Первая группа ( Удельные затраты на приобретение техники, соответственно трактора, сцепки и сельскохозяйственных машин (орудия), входящих в состав машинно-тракторного агрегата (МТА), определяются по выражению:
где БТР,,Бсхм, Бсц балансовая цена трактора, сцепки и сельскохозяйственной машины, руб.; aТР, aсц, aсхм- норматив отчислений на реновацию трактора, сцепки и СХМ, % [3]; Е - нормативная ставка банковского кредита, % (в расчетах принято 10%); nсхм- количество СХМ в агрегате, шт.; Ксм- коэффициент сменности; WР- часовая производительность агрегата, га/час; tСМ - продолжительность смены, час (норматив tСМ=8часов).
Вторая группа (
где QГА- удельный расход топлива, кг/га; ЦТОП- цена топлива, руб./кг; Zi- тарифная ставка, руб./час [2].
mi- число механизаторов i-той квалификации, обслуживающих агрегат, чел. Затраты на капитальный ремонт, техническое обслуживание и текущий ремонт определяются по представленным ниже формулам:
где БТР, Бсц,, Бсхм, балансовая цена соответственно трактора, сцепки и сельскохозяйственной машины, руб.;
nсхм- количество СХМ в агрегате, шт. Третья группа учитывает стоимость сезонных потерь от длительности выполнения работы.
где Кп- коэффициент, учитывающий темп потерь урожая от растягивания сроков работ, доля/сутки (физический смысл коэффициента- величина потерь в долях от урожайности в течении суток [2]); ЦУР- цена реализации продукции, руб/тонн (принимается по согласованию спреподавателем);
Ур- планируемая урожайность культуры, т/га (принимаем по согласованию с преподавателем); Др - длительность выполнения работы (количество рабочих дней). Стоимость сезонных потерь с увеличением длительности выполнения операции возрастает по линейной зависимости (Рисунок-1). Удельные комплексные затраты (выражение (1)), с учетом (2), (3), и (7), представляем в расширенном виде:
Таким образом, с точки зрения снижения удельных затрат первой группы (
Графическое представление изменения удельных комплексных затрат (8) в зависимости от объема работ, выполняемого агрегатом на рисунке 1.
Рисунок 1. Зависимость составляющих комплексных затрат от длительности выполнения технологической операции. Объем, выполняемый агрегатом в течение сезона существенно влияет на уровень затрат (рисунок 1). При увеличении объема затраты связанные с приобретением техники распределяются на больший объем работ, т.е. на единицу работы снижается. Однако, увеличение времени использования техники не беспредельно, так как увеличение продолжительности выполнения операции ведет к росту потерь урожая в виде стоимости недополученной продукции (С5). Исходя из этого, количество агрегатов, необходимое для выполнения i-той технологической операции на площади
где
Оптимальная длительность выполнения операции
Полученные выражения (11), (10) и (9), позволяют определить длительность выполнения операции, нагрузку на агрегат и количество агрегатов, необходимое для выполнения операции на заданной площади при минимальных комплексных затратах. Одним из определяющих технико-экономических показателей работы сельскохозяйственных агрегатов, влияющего на уровень комплексных затрат, является производительность. Поэтому в стадии планировочных расчетов важным является определение производительности с учетом максимального числа факторов. В конечном итоге, правильно установленная производительность дает возможность более точно прогнозировать производственные ситуации, более точно проводить планировочные расчеты на предстоящие производственные циклы. Это можно достигнуть лишь при тщательном учете всех факторов, влияющих на производительность.
В рамках выполнения курсового проекта на тему «Технико-экономическая оценка эффективности использования машинно-тракторных агрегатов» в задании выдаются следующие исходные данные: вид операции; объем производства работы (общая площадь обработки, га); средний размер полей с указанием размера одной из сторон (относится к характеристике зоны возделывания культуры), плановая урожайность и соотношение зерна и соломы (показатели характеризующие особенности культуры). Количество сравниваемых однотипных агрегатов – не менее 3-х различных по тяговому классу используемых тракторов, или по ширине захвата (для агрегатов выполняющих операции по обработке почвы, посеву, и т.п.), различных по пропускной способности (для агрегатов выполняющих уборочные работы). Далее представлена методика проведения расчетов с представлением примера для трех посевных агрегатов: К-701+ +СЗР+(5)СЗС-2,1, Т4А+ СП-16+(3) СЗП-3,6 и Buhler Versatlle + Сеялка Plains NTA 3510 (производство США).
2. Порядок выполнения расчетов 2.1 Расчет коэффициента использования времени смены
Коэффициент использования времени смены определяется, как отношение времени чистой работы ко времени смены:
где, Тр- время чистой работы; Тсм- время времени смены. Баланс времени смены можно представить в виде: Тсм= Тр+Тхх+ Тпз + Тотл + Тто (13) где Тхх- время затрачиваемое на холостой ход при работе(время на развороты в конце гона); Тост- суммарные затраты времени смены на остановки по разным причинам, перегон агрегата, и т.д. (в расчетах для сравниваемых агрегатов значение Тост принято одинаковым); Тпз- продолжительность подготовительно-заключительных операций. (ТПЭ = ТЕТО + ТПП + ТПНК + ТПН); где ТЕТО - время на проведение ежемесячного ТО трактора или машины (Тето=Тето(тр) +Тето(сц) + Тето(схм); ТПП - время на подготовку агрегата к переезду (ТПП» 3 мин.); ТПНК - время на переезды в начале и в конце смены, или с поля на поле (ТПНК = 20 мин.); ТПН - время на получение наряда и сдачу работы (ТПН» 4 мин.);ТТО - время на техническое обслуживание агрегата в период смены (ТТО» 10-30 мин. в зависимости от сложности агрегата); ТОТЛ – время регламентированных перерывов на отдых и личные надобности обслуживающего персонала (ТОТЛ» 26-38 мин.).
Таблица 1. Составляющие затрат времени на подготовительно-заключительные операции (ТПЭ)
Расчет продолжительности проведения подготовительно-заключительных операций для сравниваемых агрегатов Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
Тето=Тето(тр) + Тето(схм)=25 + 10 = 35 мин Тпз= 35 + 3 +20 + 4 =62 мин.
Агрегат К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1: Тето=Тето(тр)+Тето(сц)+n Тето(схм)=20 + 5 + 10 = 35 мин Тпз = 35 + 3 +20 +4 = 62 мин Агрегат Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6: Тето=Тето(тр)+Тето(сц)+n Тето(схм)=20 + 5 + 10 = 35 мин Тпз = 35 + 3 +20 +4 = 62 мин
2.3. Расчет коэффициента рабочих ходов Коэффициент рабочих ходов определяется по формуле:
где LГ- длина гона принимается согласно заданию (для расчетов принимается средняя длина гона L=700м). Lр – длина рабочего хода агрегата, м; e- длина выезда (для прицепного агрегата е=0,5 Lk) [5]; Ro- минимальный радиус поворота(Ro= 1,3 dк); dk-расстояние от оси агрегата до крайней точки (dk=0,5 Вр) [5]. Вр- ширина захвата агрегата. Lk- кинематическая длина агрегата(Lk= Lтр +Lсц +Lсхм) [5]; Lтр - кинематическая длина трактора [4, 5]; Lсц -кинематическая длина сцепки [4, 5]; Lсхм- кинематическая длина [4, 5]. Рабочая длина хода агрегата определяется по формуле:
где E- ширина разворотной полосы (при челночном способе движения и петлевом развороте E=3R+е) [5]; Lг – длина гона, м: Ширина разворотной полосы принимается кратной ширине захвата агрегата:
Данные для расчета представлены в таблице 2.
Таблица 2- Данные для расчета
Пример расчета Расчет для агрегата К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Принимаем ширину разворотной полосы 3 10,5=31,5 метра.
Расчет для агрегата Т4А+СП-16+(3)СЗП-3,6:
Принимаем ширину разворотной полосы 3 14,4=44 метра.
Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США)
Принимаем ширину разворотной полосы 3 11,5=35 метра.
2.3. Расчет продолжительности рабочего цикла Движение машинных агрегатов на загоне в большинстве случаев характеризуется определённой цикличностью. Время цикла tц включает продолжительность рабочего и холостого движения агрегата, а также технологических остановок. Для операций связанных с обработкой почвы, время цикла tЦ в часах определяют, как время, приходящееся на один круг движения (кинематический цикл):
где lр- длина рабочего хода агрегата, м; Vр, Vх- соответственно скорость движения рабочая и на холостом ходу при разворотах в конце гона [4, 5] (в примере расчета принимается Vр» Vx); lхх- длина холостого хода на разворотах агрегата в конце гона, м; tОп – время технологических остановок, связанных с очисткой рабочих органов и их проверки (примерно 2,3-3 мин на круг). Для операций, связанных с расходованием, или сбором материала и необходимостью остановок для выгрузки (погрузки) материала рассчитывается продолжительность технологического цикла:
где lОСТ – путь между двумя технологическими остановками (наполнение бункера зерноуборочного комбайна, освобождения ёмкости разбрасывателя и т.п.), м. tОСТ – время одной остановки на технологическое обслуживание агрегата (засыпка семян, погрузка бункера и др., мин; [4. 5] или принимают tОП=tПОГР); φ- коэффициент рабочих ходов.
Путь между остановками, в таком случае, определяем по формуле:
где Vоб – объём семенного ящика (бункера, кузова и пр.), м3 [4]; Мб – масса посевного материала в бункере сеялки [4] (при необходимости рассчитывается по формуле Мб= Vоб В представленном примере определяем продолжительность технологического цикла (расчет выполнен для посевных агрегатов).
Таблица 3 Данные для проведения расчетов [4]
Пример расчета пути между остановками. Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США)
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6
Пример расчета продолжительности технологического цикла.
Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США)
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6
2.4 Расчет количества циклов
Количество циклов работы агрегата за смену определяем по формуле:
Полученное значение округляем до целого числа. Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6:
2.5 Расчет действительного времени смены:
Тсм = tцnц + Тпз + Тотл + Тто, час. (19)
Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США): Тсм=2,4 3 60 + 62 + 30 + 30 =554=9,23ч. К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1: Тсм=1,68 4 60 + 62 + 30 + 30 =525,2=8,75ч. Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6: Тсм=1,04 6 60 + 62 + 30 + 30 =496=8,27ч.
2.6. Расчет времени чистой работы и коэффициента использования времени смены
Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6:
Расчет коэффициента использования времени смены с использованием действительной продолжительности времени смены:
Агрегат Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6:
2.7 Расчет производительности агрегатов
Часовая производительность:
где Wр- часовая производительность, га/час; Вр- рабочая ширина захвата, м; Vр- рабочая скорость, км/час (скорость движения импортного агрегата в среднем составляет 9-12 км/ч. Принимаем 10,5 км/ч. Для отечественного агрегата на базе трактора К-701 скорость движения в среднем изменяется от 7 до 12 км/ч принимаем в расчетах скорость движения агрегата 9 км/ч.
Сменная производительность составит:
где Тсм- продолжительность времени смены, час; t- коэффициент использования времени смены.
Среднечасовая производительность в течении смены:
Суточная производительность
где Ксм- коэффициент сменности (Ксм=3).
Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1
Т-4А+СП-16+(4)СЗП-3,6
3 Расчет комплексных затрат
3.1. Исходные данные для выполнения расчетов
Для выполнения дальнейших расчетов используем данные согласно варианту задания: объем работ, га; плановая урожайность, т/га; режим работы агрегатов (продолжительность –смены- 8 часов, число смен- по согласованию с преподавателем). В представленном примере расчета приняты следующие данные: посевные площади – 10000 га; планируемая урожайность- 1,8т/га; режим работы агрегатов (продолжительность –смены- 8 часов, число смен-3); коэффициент, учитывающий потенциальные потери урожая- 0,5% в сутки. Данные для расчета представлены в таблице 4.
Таблица 4 Исходные данные для расчета
3.2 Определение оптимального объема работ по комплексным затратам
Формула для определения:
Пример расчет: Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США)
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Т4А+СП-16+(4) СЗП-3,6:
При данной загрузке обеспечивается минимум интегральных затрат.
Для более детального рассмотрения построим график зависимости удельных интегральных затрат от объема работ, выполняемого агрегатом по формуле
Для удобства расчета функцию можно представить в сокращенном виде:
где
В данной функции значения А,В и С постоянны, поэтому расчеты при различном объеме работ сводятся к изменению переменной F.
Произведем расчет:
Для агрегата Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США).
Определяем постоянную – А.
Определяем постоянную В.
Расчет составляющих постоянной – В:
Определяем постоянную С:
Упрощенное выражение:
Расчет для следующих точек:
500 га: 800 га: Результаты по остальным точкам представлены в таблице 2.
Расчет для агрегата К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Определяем постоянную А.
Определяем постоянную В.
Определение постоянной С:
Расчет для следующих точек: 500 га: 800 га: Результаты по остальным точкам представлены в таблице 5. Расчет для агрегата Т4А+СП-16+(4) СЗП-3,6:
Определяем постоянную А.
Определяем постоянную В.
Определение постоянной С:
Расчет для следующих точек: 500 га: 800 га: Результаты по остальным точкам представлены в таблице 5.
Таблица 5- Результаты расчета
Используя данные таблицы 2 строим графики Ср=f(F) для каждого агрегата. Зависимости удельных комплексных затрат от объема работ для рассматриваемых агрегатов представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Зависимости удельных комплексных затрат от нагрузки на посевной агрегат (посев зерновых культур)
Интервал рекомендуемой загрузки агрегатов принимаем
Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 - 3300…4000 га. К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1- 1100…1400 га. Т4А+СП-16+(4) СЗП-3,6- 920…1130 га.
3.4 Определение количества агрегатов данного типа, необходимого для выполнения заданного объема работ (пример на 10000 га):
Buhler Versatlle+Сеялка Plains NTA 3510 (США):
Уточнение загрузки: 10000/3=3333 га на агрегат.
К-701+СЗР+(5)СЗС-2,1:
Уточнение загрузки: 10000/8=1250 га на агрегат.
Т-4А+СП-16+(4) СЗП-3,6:
|
|
|
