Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Karavaevo, Kostroma, Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
When machine-harvested of cabbage, non-commodity cut heads are generally over 20% in the total mass. In this connection, the cabbage harvesting machine, developed by Chuvashiya SAU, has a rework table with a mechanical transporter-cutter. This device will function effectively with the optimal number of maintenance personnel involved in the completion of the table. This process is optimized based on the theory of queuing operations. As a result, the optimal number of service personnel was established n = 2 people. The results of the calculations are checked in the production environment.
machine cleaning of cabbage, cabbage finishing table, queuing system.
При машинной уборке капусты часть кочанов срезается в нетоварном виде: не под прямым углом к оси кочерыги и длиной оставшейся части кочерыги при кочане, превышающей величины, установленной агротехническим требованиям. Иногда доля таких кочанов в общей массе составляет более 20% [1].
В этой связи в капустоуборочном комбайне (рис. 1), разработанном в Чувашской государственной сельскохозяйственной академии совместно с ЗАО «ТЕХМА» группы компаний «Техмашхолдинг» [2], предусмотрено принципиально новое устройство [3, 4] в виде стола доработки.
Стол доработки (рисунок 2) содержит раму, на которой расположен переборочный транспортер-обрезчик 1, выполненный в виде бесконечного контура из стальных пластин с посадочными отверстиями 2 и без отверстий 3, чередующихся между собой. Стальные пластины закреплены на бесконечных контурах (на тяговых пластинчатых цепях) с помощью винтов с потайной головкой.
Посадочные отверстия в пластинах выполнены с острозаточенными краями.
На пути следования посадочных отверстий под верхней ветвью транспортер-обрезчика вплотную к нему расположен пассивный нож 5. Ниже расположен лоток 6 для скатывания отрезанных кочерыг на землю.
На раме вдоль транспортер-обрезчика поставлены перила для предотвращения спадания кочанов с его полотна при перемещении. К раме также прикреплена платформа 7 для размещения на ней рабочих, инспектирующих поток вороха капусты.
Привод транспортер-обрезчика осуществляется с помощью ведущей звездочки 9 и натяжных звездочек 10 и 11.
Технологический процесс протекает следующим образом.
После срезающего аппарата кочаны капусты поступают на переборочный транспортер-обрезчик, где рабочие производят их инспекцию. Мелкие несозревшие, а также пораженные болезнями кочаны сбрасывают на землю, а кочаны, требующие доработки, вставляют в посадочные отверстия транспортер-обрезчика ориентировано кочерыгами вниз (рисунок 3). Далее кочаны перемещаются в сторону пассивного ножа, а товарные кочаны двигаются параллельно с ними [5].
При встрече с ножом кочерыги обрезаются вместе с розеточными листьями. Срезанные кочерыги по лотку скатываются на землю, а товарные кочаны вместе со свободными листьями, появившимися в процессе обрезки, поступают на элеватор. При движении по элеватору листья проваливаются между прутьями элеватора, а товарные кочаны загружаются в транспортное средство.
В данном капустоуборочном комбайне технологический процесс будет протекать устойчиво, если обслуживающий персонал, находящийся на платформе 7, будет успевать устанавливать нетоварно срезанные кочаны в посадочных отверстиях пластин транспортер-обрезчика 1. В противном случае нетоварно срезанные кочаны, не дожидаясь доработки, будут проходить на элеватор, далее на отгрузку.
В тоже время заметим, интенсивность процесса обслуживания кочанов в потоке растет с увеличением количества обслуживающего персонала. Однако количество их должно быть по возможности минимальным, чтобы снизить трудозатраты в целом на выполнение уборочного процесса [6]. К тому же число рабочих мест на платформе 7 комбайна конструктивно ограничено.
Цель исследования. Оптимизация потребного количества обслуживающего персонала, занятого инспекцией и установкой кочанов в отверстиях транспортер-обрезчика.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- смоделировать процесс поступления потока кочанов на стол доработки и их инспекции на нем;
- установить количественную связь между показателями эффективности протекания изучаемого процесса в зависимости от числа обслуживающего персонала.
Методы и результаты исследования. Обоснование потребного количества обслуживающего персонала, на наш взгляд, может быть успешно выполнено на основе теории исследования операций [7]. Так, поступление потока кочанов от режущего аппарата на стол доработки, процесс инспекции их, размещения нетоварно срезанных кочанов в посадочных отверстиях можно рассматривать как многократное выполнение однотипных задач. Такие задачи характерны для систем теории массового обслуживания (далее СМО). Модель такой системы изображена на рисунок 4.
В данном случае поток кочанов капусты, поступающий от режущего аппарата на транспортер-обрезчик, подразделим условно на товарные и нетоварные. При этом нетоварно срезанные кочаны назовем входящим потоком заявок (ВПЗ). Лица, инспектирующие поток (устанавливающие кочаны в посадочные отверстия транспортер-обрезчика), отнесем к каналам СМО. На рис. 4 каналы СМО показаны позициями от 1 до n.
1. Alatyrev S.S., Savelichev K.A. A new device for the commercial processing of cabbage.[Novoe ustroystvo dlya tovarnoy obrabotki kochanov kapusty]. // Tekhnika v selskom khozyaystve. - Techniques in agriculture. 2009. P. 50-51.
2. Alatyrev S.S., Kruchinkina I.S., Alatyrev A.S. Multivariate cabbage harvester. [Mnogovariantnyy kapustouborochnyy kombayn]. // Selskiy mekhanizator. - Rural mechanizer. 2017. №8. P. 12-13.
3. Alatyrev S.S., Kruchinkina I.S., Alatyrev A.S. Analytical substantiation of the design parameters of the device for careful shipping of cabbage for machine-cleaning cabbage Analiticheskoye obosnovaniye konstruktivnykh parametrov prisposobleniya dlya berezhnoy otgruzki kochanov pri mashinnoy uborke kapusty // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. - The Herald of Kursk State Agricultural Academy, 2017. №8. P. 29-34.
4. Patent №2365086 of the Russian Federation. IPC A01D45 / 26. Cabbage harvesting machine / Savelichev K.A., Alatireva I.S., Grigoriev A.O. and others. - Declared 26.02.2008. Opubl. 27.08.2009. Bul. №24.
5. Alatyrev S.S, Kruchinkina I.S., Yurkin A.P., Alatyrev A.S. A new way to harvest cabbage. [Novyy sposob uborki kochannoy kapusty]. // Traktory i selkhozmashiny. - Tractors and agricultural machinery. - 2015. - №5. - P. 18 - 20.
6. Alatyrev S.S., Alatyrev A.S., Yurkin A.P. K otsenke ekonomicheskoy effektivnosti novogo sposoba uborki kochannoy kapusty. // Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Sovremennoe sostoyanie prikladnoy nauki v oblasti mekhaniki i energetiki”, provodimoy v ramkakh meropriyatiy, posvyaschennykh 85-letiyu Chuvashskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii, 150-letiyu Russkogo tekhnicheskogo obschestva i priurochennoy k 70-letiyu so dnya rozhdeniya doktora tekhnicheskikh nauk, professora, zasluzhennogo rabotnika vysshey shkoly Rossiyskoy Federatsii Akimova Aleksandra Petrovicha. (To assess the economic effectiveness of a new method of cabbage harvesting. // Proceedings of All-Russian Scientific and Practical Conference “The present state of applied science in the field of Mechanics and Energy”, held as part of events dedicated to the 85th anniversary of Chuvash State Agricultural Academy, the 150th aanniversary of the Russian Technical Society and dedicated to the 70th anniversary of the birth of Doctor of Technical Sciences, Professor, Honored Worker of Higher School of the Russian Federation Akimov Aleksander Petrovich). Cheboksary: FGBOU VO Chuvashskaya GSKhA, 2016. P. 31-38.
7. Venttsel E.S. Issledovaniye operatsiy. [Operations research]. M.: “Sovetskoe radio”, 1972. P. 552.
8. Alatyrev S.S., Mishin P.V., Kruchinkina I.S., Alatyrev A.S. Optimization of the process of shipment and stowage of cabbages in containers during machine harvesting of cabbage in a sparing regime. [Optimizatsiya protsessa otgruzki i ukladki kochanov v konteynery pri mashinnoy uborke kapusty v schadyaschem rezhime]. // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Krasnoyarsk State Agrarian University 2018. № 1(136). P. 101-108.
9. Alatyrev S.S., Kruchinkina I.S., Alatyrev A.S., Yurkin A.P. Modeling of the process of shipment and stowage of cabbage to containers under a sparing regime of machine cabbage harvesting. [Modelirovanie protsessa otgruzki i ukladki kochanov v konteynery pri schadyaschem rezhime mashinnoy uborki kapusty]. // Traktory i selkhozmashiny. - Tractors and agricultural machinery. 2017. №10. P. 50-54.
10. Venttsel E.S. Issledovanie operatsiy: zadachi, printsipy, metodologiya. [Research of operations: tasks, principles, methodology]. 2- e izd. M.: “Nauka”, 1988. P. 208.
11. Alatyrev S.S. Nauchno-metodicheskie osnovy i sredstva adaptirovaniya mashin dlya uborki kapusty k izmenyayuschimsya usloviyam funktsionirovaniya: dis. … d-ra tekhn. nauk. 05.20.01. (Scientifically-methodical bases and means of adaptation of machines for harvesting cabbage to changing conditions of functioning: dissertation for a degree of Doctor of Technical sciences. 05.20.01). / Alatyrev Sergey Sergeyevich. Cheboksary, 2005. P. 397.
12. Alatyrev S.S, Yurkin A.P., Kruchinkina I.S., Alatyrev A.S. Production inspection of a new method of mechanized harvesting of cabbage. [Proizvodstvennaya proverka novogo sposoba mekhanizirovannoy uborki kochannoy kapusty]. // Traktory i selkhozmashiny. - Tractors and agricultural machinery. 2017. №12. P. 3 - 7.
