1.1 Умови ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (зтк)

Збиральні бункерні комбайни використовуються як транспортно-технологічні засоби для виконання таких технологічних операцій:

• збирання урожаю сільськогосподарських культур (зерна, цукрових буряків, коренебульбоплодів та ін.) та завантаження його в бункер;

• вивантаження продукції з бункера в кузов транспортного засобу під час руху комбайна або на зупинці.

Розглянемо пропускну здатність збирально-транспортного комплексу із застосуванням зернозбиральних комбайнів (ЗК). Для усунення простоїв в технологічний ланцюг вводиться проміжна ланка – міжопераційний компенсатор, и перевезення здійснюється по схемі комбайн - компенсатор – автомобіль - тік. В якості компенсатору застосовується як правило причеп-перевантажувач (ПП).

Зерно з бункера комбайна вивантажується в бункер (кузов) причепа-перевантажувача, яким транспортується до краю поля, де перевантажується у великовантажні автомобілі для перевезення у хлібоприймальні пункти. Здійснюється найбільш раціональний технологічний процес транспортування зерна від комбайнів - перевезення з перевантаженням, який дозволяє суттєво підвищити продуктивність ЗК за рахунок виключення їх простоїв та не допустити ущільнення грунту в полі великовантажними АТЗ. Виконується робота технологічного ланцюга «поле – ЗК – ПП – АТЗ», де працюють три типа мобільних пунктів взаємодії у ланках: «поле - ЗК», «ЗК – ПП» та «ПП – АТЗ».

Необхідною умовою ефективної роботи збирально-транспортного комплексу (ЗТК) для перевантажувальної технології є виконання умови, при якої забезпечується максимальна пропускна здатність першої ланки «поле - ЗК», а також не гальмується робота другої ланки збоку третьої, що відображається наступними виразами:

, (1)

, (2)

де - пропускна здатність першої ланки «поле – ЗК»;

- пропускна здатність другої ланки «ЗК – ПП»;

- пропускна здатність третьої ланки «ПП – АТЗ».

Основні кроки аналізу пропускної здатності – це визначення необхідної пропускної здатності окремих ланок ЗТК, зіставлення пропускної здатності другої і третьої ланок, а потім вибір та аналіз альтернативних варіантів, що дозволяють подолати можливу суттєву різницю між їх значеннями.

На даний час в інженерній практиці найбільш поширені детерміновані розрахункові моделі двох типів:

1) з урахуванням детермінованого підходу з використанням аналітичних залежностей,

2) з урахуванням впливу на хід процесів випадкових факторів шляхом застосування імовірнісно-статистичного підходу.

1.2 Пропускна здатність зтк із урахуванням випадкових факторів

Пропускна здатність ЗТК при відсутності гальмування з боку ТЗ дорівнює пропускної здатності першої ланки «поле - ЗК» ланцюга.

Розрахункова пропускна здатність ланки «поле – ЗК» для перевантажувальної технології із урахуванням випадкових факторів (у імовірнісно-статистичному підході) для прийнятого нормального закону розподілу часу обслуговування визначається як

, бунк./зм., (3)

де - середнє арифметичне значення пропускної здатності ланки «поле – ЗК»:

, (4)

де - кількість (одиниць) комбайнів, що необхідні для збирання урожаю з площі поля S, га при урожайності зерна U, т/га та продуктивності комбайна за годину змінного часу знаходиться за формулою (числові значення в табл.. 1 додатку А):

, од., (5)

де СEILING – функція, яка повертає найближче більше ціле значення;

К_ЗМ – коефіцієнт змінності (1,5), який показує кількість змін (Т_ЗМ=8 год), що працює комбайн за добу;

Д_Р – кількість робочих днів для збирання зерна за агровимогами (12 днів);

- продуктивність ЗК за годину змінного часу визначається як

, т/год., (6)

де - продуктивність ЗК за годину робочого (основного) часу, яка знаходиться за даними технічної характеристики ЗК (Додаток А, табл. 1);

- коефіцієнт використання часу зміни, який приймається як =0,8;

- середнє арифметичне значення тривалості робочого циклу ЗК (часу наповнення бункера комбайна зерном), яка визначається в результаті експериментальних спостережень величини t_ЦП .;

, (7)

де t_і – середина і-го інтервалу розподілу часу виконання робіт;

n_і – кількість значень заміру в і-му інтервалі;

n – кількість інтервалів розподілу часу. Як приклад представлення результатів експериментальних спостережень величини t_ЦП – тривалості циклу наповнення бункера зерном, показано в табл. 1. Дані спостережень знаходяться в межах від 0,76 до 0,82 год. і поділяються на n = 7 інтервалів (0,82 – 0,76)/6=0,01 год.

- середнє квадратичне відхилення пропускної здатності ЗК:

, (8)

- середнє квадратичне відхилення тривалості часу робочого циклу ЗК

дорівнює

, (9)

- параметр, значення якого приймається залежно від прийнятого рівня ймовірності (приймаємо Р = =0,95) та кількості спостережень n тривалості часу робочого циклу комбайна з відповідної таблиці імовірнісних характеристик ( табл. 2).

Таким чином імовірнісно-статистичний підхід передбачає виконання таких задач: визначення середнє-арифметичного значення тривалості робочого циклу ЗК і середнє квадратичного його відхилення, вибір закону розподілу та доведення правомірності його використання, розрахунок імовірнісних характеристик пункту взаємодії.

Таблиця 1 – Результати експериментальних спостережень величини t_ЦП, год

Характеристики	Значення характеристик
Середини інтервалу, ti	0,76	0,77	0,78	0,79	0,80	0,81	0,82
Кількість значень в інтервалі, ni	4	7	10	14	9	6	3

Таблиця 2 - Значення залежності від довірчої імовірності Р(t) = і n-1

n-1
	0,80	0,90	0,95	0,98	0,99
1	3,08	6,31	12,7	31,8	63,7
2	1.89	2,92	4,30	6,96	9.92
3	1,64	2,35	3,18	4,54	5,84
4	1,53	2,13	2,77	3.75	4,60
5	1,48	2.02	2,57	3,36	4,03
6	1,44	1,94	2,45	3,14	3,71
8	1,40	1,86	2,31	2,90	3,36
10	1,37	1,81	2,23	2,76	3,17
12	1,36	1,78	2,18	2,68	3,06
14	1,35	1,76	2,14	2.62	2,98
16	1,34	1,75	2,12	2,58	2,92
18	1,33	1,73	2,10	2,55	2,88
20	1,33	1,77	2,09	2,53	2,84
25	1,32	1,71	2,06	2,48	2,79
30	1,31	1,70	2.04	2.46	2,75
40	1,30	1.68	2,02	2,42	2,70
60	1,30	1,67	2,00	2,39	2,66
	1.28	1.65	1,96	2,33	2,58

Оскільки зроблено припущення, що щільність розподілу імовірності величини t_ЦП підпорядковується нормальному закону, то теоретична щільність розподілу дорівнює

(10)

Перевірка правомірності використання закону нормального розподілу визначається критерієм Пірсона – критерієм χ² (хі-квадрат), який розраховується як:

, (11)

де N= - повний обсяг вибірки спостережень;

n_i – кількість елементів вибірки і-го інтервалу;

- емпірична імовірність попадання в і-й інтервал;

– ширина інтервалу.

- передбачувана (теоретична) імовірність попадання в і-й інтервал, яка визначається за формулою (10).

Розраховане значення χ² порівнюється з теоретичним його значенням для заданого рівня імовірності (або значущості), який визначається показником ступеня свободи. Рівень імовірності частіше всього задається значенням 0,95 (з відповідним рівнем значущості 0,05), а показник ступеня свободи знаходиться за формулою:

, (12)

де k – кількість інтервалів; s – кількість числових характеристик закону розподілу (математичне очікування, середнє-арифметичне значення і дисперсія).

Теоретичне χ² знаходиться з відповідної таблиці імовірнісних характеристик (табл. 3). Якщо розраховане значення χ² перевищує теоретичне його значення, то гіпотеза о нормальному розподілі відкидається. У протилежному випадку гіпотеза приймається і розрахункова пропускна здатність транспортної системи при імовірносно – статистичному підході для нормального закону розподілу визначається за формулою (3).

Таблиця 3 - Значення в залежності від r і Р

r	Р
	0,99	0,95	0,90	0,80	0,70	0,50	0,30	0,20	0,10	0,05	0,02	0,01
1	0,00	0,00	0,01	0,06	0,14	0,45	1,07	1,64	2,71	3,84	5,41	6,64
2	0,02	0,10	0,21	0,44	0,71	1,38	2,41	3,22	4,60	5,99	7,82	9,21
3	0,01	0,35	0,58	1,00	1,42	2,37	3,66	4,64	6,25	7,82	9,84	11,3
4	0,29	0,71	1,06	1,64	2,20	3,36	4,88	5,99	7,78	9,49	11,6	13,2
5	0,55	1,14	1,61	2,34	3,00	4,35	6,06	7,29	9,24	11,0	13,3	15,0
6	0,87	1,63	2,20	3,07	3,83	5,35	7,23	8,56	10,6	12,5	15,0	16,8
7	1,23	2,17	2,83	3,82	4,67	6,35	8,38	9,80	12,0	14,0	16,6	18,4
8	1,64	2,73	3,49	4,59	5,53	7,34	9,52	11,0	13,3	15,5	18,1	20,1
9	2,09	3,32	4,17	5,38	6,39	8,34	10,6	12,2	14,6	16,9	19,6	21,7
10	2,56	3,94	4,86	6,18	7,27	9,34	11,7	13,4	15,9	18,3	21,2	23,2
11	3,57	5,23	6,30	7,81	9,03	11,3	14,0	15,8	18,5	21,0	24,1	26,2