авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Совершенствование теории, методов и моделей интенсификации лесосечных работ

-- [ Страница 4 ] --

Первый месяц (Т(1)) разработки лесосеки включает: чи сло дней t1 - необхо­димое для создания запасов; t2 - для их по­полнения и потребления основными машинами без подключения дополни­тельных; t3 - совмест­но­й работы ос­новных и дополни­тельных машин.

Второй и (j) -тый месяцы (Т(j)) (в расчетном перио де j = 1, 2, 3,..., J ме­сяцев) содержат число дней t2 и t3, соответствен­но, ра­боты только ос­новного оборудования и основного и дополнитель­ного. Последний месяц (Т(J)) характе­ризуется числом дней (t2, t3, t4, где t4 – число дней, необходимое основным s -м машинам, вы рабатывающим запасы) для реализации запа­сов древесины после пере­базировки i-х машин (попол­няющих запасы) на новую лесосеку.

В соотв етствии с рисунком 6 и анализом общеприня­того показа­теля отчетно­сти - числа дней работы машин (месяц), нами получены математические модели для оп­ределения гарантийного уровня оперативного запаса в зависимости от соотношения объемов его пополнения и потребления из условия максимальной выра­ботки ком­плекта машин (Qmax), с учетом подключения дополнительных машин на отстающей операции:

для первого месяца разработки лесосеки при (Qi < Q max):

(1)

при (Qmax > Q S):

. (2)

Математические модели для определения объемов запасов для второго и последующих j-х месяцев:

при (Qmax > QS): ZГ = ; (3)

при (Qi < Qmax): ZГ = (4)

для последнего J-го месяца при (Qi < Qmax):

ZГ = (5)

при (Qmax > QS): ZГ =. (6)

Обратная задача формулируется следующим образом: исходя из сложившегося, существующего, рассчитанного или нормативно заданного уровня запаса лесоматериалов между отдельными парами операций требуется рассчитать продолжительность времени бесперебойной работы машин на смежных операциях. Для решения этой задачи нами разработаны соответствующие математические модели:

для первого месяца разработки лесосеки при (Qi < Qmax):

, (7)

при (Qmax > QS): , (8)

для второго и последующих j-х месяцев при (Qi < Qmax):

; (9)

при (Qmax > QS): , (10)

для последнего J-го месяца при (Qi < Qmax):

; (11)

при (Qmax > QS): . (12)

Полученные математические модели (1) - (6) дают возмож­ность опреде­лить величину гарантийного уровня оператив­ных запасов между каждой парой операций, обеспечивающих бесперебойную работу транспортно-технологиче­ского потока комплекта лесосеч­ных машин. Д ля того, чтобы оперативные запасы не превышали предельной величины, необходимо зна ть ко­гда, на сколько и ка­кое дополнительное техничес­кое сред­ство требуется подключать к основному комплекту машин (или на сколько необходимо увеличить число дней работы основного оборудо­вания).

Математические модели для определения продолжительности времени ра­боты дополнительного оборудования на отстающих операциях с учетом макси­мальной выработки комплекта машин в различных условиях их эксплуатации будут иметь следующий вид.

При (Qi < Q mxa):

для первого месяца: ; (13)

для второго и j - го месяца: ; (14)

для последнего J-го месяца: . (15)

При ( Qmax > QS ):

для первого месяца: ; (16)

для второго и j -го месяца: ; (17)

для последнего J-го месяца: . (18)

Полученные математические модели (1)-(18) позволяют опреде­лить режимы работы пары операций комплекта машин с учетом их максимальной выработки в конкретных производственных условиях.

Работоспособность системы зависит от работоспособности ее элементов и от того, каким образом элементы объединены в системы и какова функция каждого из них. Технологический процесс лесосечных работ рассмотрен нами как резервируемая система, т.е. система, в которой применяется дублирование (резерв) элементов, чем достигается повышение надежности системы. Такая система, например, для ком­плекта машин, состоящего из одной валочно-пакетирующей, двух тре-левочных, и одной сучкорезной машины будет иметь следующую схему (рис. 7):

В этой схеме при отказе основного ТС включается в работу допол-нительное или «работает» запас. При независимых отказах ТС работо-способность системы P(t) из двух элементов за некоторое время t определится по формуле:

,

где Pi – работоспособность i – го элемента; n – число элементов в системе.

Коэффициент технического использования системы из нескольких элементов (рис. 7), без учета дополнительных машин, можно определить по формуле:

. (19)

С другой стороны для поддержания запасов на определенном уровне дополнительно подключается на валке и на обрезке сучьев бензопила, а на трелевке чокерный трактор, что обеспечивает максимальную выработку комплекта в целом. Коэффициент технического использования такой системы (рис. 7) можно определить по формуле:

. (20)

В тех случаях, когда запасы создаются недостаточного объема и дополнительные машины не подключаются, схема комплекта примет следующий вид (рис. 8):

 Схема смешанного-35

Рис. 8. Схема смешанного (параллельно-последовательного) не резервируемого

соединения n элементов

Если же учесть, что запасы даже недостаточного объема служат резервом и при остановке машин на предыдущей операции, машины на следующей операции будут какое-то время продолжать работу, то формула (20) примет следующий вид:

. (21)

Подставив значение коэффициентов технического использования отдельных элементов системы в полученные формулу, получим коэффициент технического использования системы:

Сравнивая значение коэффициента технического использования комплекта машин как резервируемой так и не резервируемой системы легко заметить, что коэффициент технического использования резервируемой системы в 2,3 раза выше, чем не резервируемой. Даже если учесть, что запасы создаются недостаточного объема, коэффициент технического использования системы повышается в 1,8 раза. Отсюда следует, что создание и поддержание на определенном рассчитанном для конкретных условий уровне запасов за счет маневрирования численностью и (или) сменностью работы машин значительно повышает надежность работы комплекта машин, а следовательно, целесообразно!

Увеличение вероятности безотказной работы ведет к увеличению объема вы­работки комплекта машин, что в свою очередь при­водит к уменьшению числа дней работы машин на лесосеке. Кроме того, снижаются эксплуатационные затраты и уменьшается техногенное воздействие машин на ЛЭС.

Объем отравляющих веществ, который будет выброшен в атмосферу с отра­ботавшими газами двигателей лесных машин, можно определить по формуле:

VB = (qsji eji nji Дji Тсм kji ), (22)

где qsji – удельный объем выбросов каждого s-того элемента, j-тым типом машин на i-той операции; Neji – мощность двигателя j-той машины i-той операции, кВт; nji – количество работающих машин j-того типа на i-той операции; Дji – число дней работы j-той машины i-той операции; kji - коэффициент сменности работы машин j-того типа на i-той операции; Тсм– продолжительность смены, ч.

В результате сокращения продолжительности разработки лесосеки снижа­ется техногенное воздействие лесосечных машин на ЛЭС: объем вред­ных выбросов в атмосферу с выхлопными газами; вредное воздействие на поч­венный покров, особенно в весенний период; шумовое воздействие и др.

Объем снижения вредных выбросов может быть рассчитан по формуле:

VBS = (qsji Neji nji Дэв Тсм kji ), (23)

где Дэв– число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки.

Число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки за счет изменения численности или сменности работы лесосечных машин, определяется разницей в числе дней работы при условии минимальной и максимальной выра­ботки комплекта машин на конкретной лесосеке:

Дэв = Дро – Дрд, (24)

где Дро и Дрд - число дней разработки лесосеки, соответственно, при мини­мальной и максимальной выработки комплекта.

Число дней разработки при условии минимальной выработки комплекта можно определить по формуле:

Дро = QЛ /Qmin, (25)

где QЛ – объем древесины на лесосеке, м3; Qmin – минимальный сменный объем выработки комплекта машин за рассматриваемый период (месяц), м3.

Число дней разработки лесосеки при условии максимальной выработки комплекта можно определить по формуле:

Дрд = QЛ/Qmax, (26)

где Qmax – максимальный сменный объем выработки комплекта машин за рассматриваемый период (месяц), м3.

Время разработки лесосеки сокращается за счет увеличения численности или сменности работы лесосечных машин на отстающих операциях. Следова­тельно, во время их работы будут дополнительно производиться выбросы вред­ных веществ в атмосферу, объем которых можно рассчитать по формуле:

VBS(д) = (qsji Neji(д) nji(д) Дji(д) Тсм kji(д)), (27)

где Neji(д) – мощность двигателя дополнительной машины j-того типа на i-той операции; nji(д) – количество (как правило, одна) дополнительных машин j-того типа на i-той операции; Дji(д) –число дней работы дополнительных машин j-того типа на i-той операции; kji(д) – коэффициент сменности работы (как правило, kji(д) = 1) дополнительных машин j-того типа на i-той операции.

Число дней работы () дополнительного оборудования j-того типа на i-той операции на весь период разработки лесосеки определяется как произведение продолжительности работы (tji) этих машин за каждый отдельный месяц на число месяцев (nм) разработки лесосеки:

= tji* nм. (28)

Число месяцев разработки лесосеки можно определить как частное от деле­ния общего запаса древесины на лесосеке Qл на объем древесины, заготовленный за отдельный месяц: Qм =Qmax *Тп;

nм =, (29)

где Тп – число дней работы в расчетном месяце.

Тогда абсолютное уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу каж­дого отдельного s-того элемента может быть рассчитано по формуле:

VBS(a) = VBS – VBS(д). (30)

При разработке зимних лесосек желательно работы заканчивать до начала интенсивного таяния снега. Предлагаемая нами методика расчета режимов работы лесосечных машин, как показывают производственные исследования и иссле­дования на модели, позволяют значительно сократить продолжительность разра­ботки лесосеки; заранее проанализировать возможные варианты; своевременно начать и закончить разработку каждой конкретной лесосеки.

Размер площадей лесных почв, сохраненных от разрушения, будет зависеть от количества дней, на которое уменьшится время разработки лесосеки, дневного объема выработки комплекта лесосечных машин и среднего запаса на одном гек­таре и составит:

, (31)

где gср - средний запас древесины, м3/га; Кэв – коэффициент использования сэкономленного времени.

При разработке летних лесосек есть возможность компенсировать вероят­ные простои машин из-за затянувшихся дождей, обеспечить соответствующее увеличение объемов выработки машин на каждой операции отдельным комплек­том машин. Такая организация работы позволяет эксплуатировать лесосечные машины в более сухой период времени, что значительно снижает вредное воз­действие их на почвенный покров.

Полученные нами аналитические детерменированные модели являются простыми и дают возможность определить режимы работы пары операций, но они не позволяют описать взаимосвязь машин в комплекте и определить режимы работы комплекта машин в целом. Для выявления взаимосвязи ТС на операциях всего транспортно-технологического потока в целом необходимо разработать имитационную модель этого процесса, дающую возможность получить требуемые результаты, т. к. составление аналитических моделей многооперационных систем, связано с большими трудностями и практически невозможно.

Четвертый раздел посвящен разработке имитационных моделей технологических процессов лесосечных работ. Имитационное моделирование - один из самых эффективных инст­рументов исследования сложных систем, когда решение приходится при­нимать в условиях неопределенности. Такое моделирование дает возмож­ность инженеру, конструктору, исследователю экспериментировать не только с существующими, но и предполагаемыми сис­темами - производственными процессами, практически во всех случаях, когда делать это на реаль­ном объекте невозможно или нецелесообразно. К таким объектам относятся лесосечные работы, т. к. практически невозмож­но проведение наблюдений за работой лесосечных машин в идентичных условиях в случае необходимости их перенесения на другую лесосеку: и почвенно-грунтовые условия, и лесонасаждения, и другие факторы будут иными, чем на пре­дыдущей лесосеке.

Процесс имитационного моделирования заключается в том, что на основе полученных нами математических моделей предлагаются блок-схемы и ЭВМ программы, имитирующие работу комплектов лесосечных машин и обеспечивающие получение режимов их функционирования. На рисунке 10 представлена блок-схема имитационной модели работы лесосечных ма­шин в течение всего срока разработки лесосеки с заданным объемом производства без учета, на рисунке 11 и с учетом определения снижения объемов вредного воздействия лесосечных машин на ЛЭС.

В этом же разделе предлагается имитационная модель для выбора оптимального маршрута перемещения дополнительных машин с лесосеки на лесосеку. Предлагаемая модель дает возможность находить наиболее эффективный (оптимальный) вариант переброски дополнительных машин. Кроме этого здесь же разработана блок-схема имитационной модели получения пиломатериалов на верхнем складе, при заданных объемах производства. От­личается она от блок-схемы (рис.10) лишь тем, что во-первых, она разработана только для процесса получения окоренных сортиментов и пиломатериалов и представляет собой самостоятельную модель. Во-вторых, в исходных данных в место лесосечных ма­шин включается оборудование для выполнения этого процесса.

Предлагаемый алгоритм и блок-схемы дают возможность составить программы для ПЭВМ, моделирующие работу конкретных комплектов машин для различных технологических систем на весь период разработки лесосеки. Используя эти программы, можно рассчитать режимы работы лесосечных машин и оборудования для получения окоренных сортиментов и пиломатериалов, обеспечивающие максимальную выработку за каждый отдельный месяц разработки лесосеки, способствующие повышению эффективности (экономической, технологической, технической, экологической, социальной). Программы написаны на языке Pascal в среде программирования Delphi 7. Программы для удобства их применения имеют визуальный интерфейс, понятный для пользователя.

После написания каждой программы проводилась ее отладка, которая заключалась в том, что по каждой задаче в ЭВМ вводились различные исходные данные. После решения задачи результаты сравнивались с предварительно полученными вручную. После этого программное обеспечение передавалось на производство для опытной проверки. Если результаты моделирования отвечали производственным требованиям, то составлялось методическое сопровождение и программа передавалась в промышленную эксплуатацию.

Достоверность результатов моделирования комплекса лесосечных работ зависит от точности закладываемых для расчетов исходных данных. Исследование первичной информации для осуществления моделирования процесса – одна из задач данной работы.

В пятом разделе приведены результаты экспериментальных исследова­ний характера изменения ин­тенсивности пополнения и потребления оперативных запасов и их объемов, которые проводились нами на нескольких операциях (валка с па­кетированием, трелев­ка и обрезка сучьев; валка-обрезка сучьев-раскряжевка, трелевка). Хронометражные наблюдения за работой валочно-пакетирующей, а также харвестера и трелевоч­ных машин позволили установить тенденцию к росту запасов между ними. (рис. 12).

Статистические данные, полученные нами в ре­зультате обследова­ния лесосек показали, что несогла­сованность работы валочно-пакетирующих, харвестеров и трелевочных машин привела к избыткам запасов древесины между ними. Оставшиеся запасы после осеннее-зимнего сезона разработки лесосек были стреле- ваны, в основном, в следующем осенне-зимнем сезоне. В результате чего за время летне -осенне­го сезона качество оставшейся древесины снизилось, а древесина лиственных пород большей ча­стью перешла в дрова.

когда сучкорезные машины вынуждены простаивать из-за отсутствия древесины (рис. 13).

Статистическая обработка полученных данных позволила описать математически характер изменения запасов древесины. В результате установлено, что в данных условиях запасы имеют пря­молинейную зависимость от числа дней ра­боты.

Анализ исследований, проведенных нами в различное время сезонов заготовки древесины, показал, что увеличение запасов между операциями валки и трелевки и их уменьшение между операциями трелевки и обрезки сучьев являет­ся закономерным явлением. Причем, интенсивность увеличения за­пасов между операциями валки и трелевки несколько выше в ве­сенне-летний период разработки по сравнению с осенне-зимнем. Интенсивность уменьшения запасов между операциями трелевки и об­резки сучьев несколько больше в осенне-зимний период чем в ве­сенне-летний.

Проведенные производственные исследования и их анализ дали нам воз­можность обосновать характер изменения запасов между техническими средст­вами лесосечных операций и подтвер­дить необходимость подключения дополнительного трелевочного трактора.

Для определения по разработанной методике объемов опера­тивных запа­сов древесины, моментов подключения и продолжитель­ности работы дополни­тельных машин, объемов заготовленной дре­весины и ежедневно необходимого количества машин для ее вывозки требуется прогнозировать сменную произво­дительность машин, которые будут выполнять лесосечно-транспортные работы на планируемой к рубке лесосеке.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.