Выбор и обоснование критерия эффективности при определении оптимальных параметров проектируемой машины

Выбор оптимальных параметров любой машины можно осуществить по различным критериям эффективности. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Приведенные затраты П представляют собой комплексный критерий эффективности, включающий издержки производства и капиталовложения, привлекаемые для выпуска машин:

где И — эксплуатационные издержки производства продукции; Е — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К — капиталовложения в машину, оборудование и другие объекты.

180

Поскольку основные системообразующие параметры трактора — номинальное тяговое усилие .Ркр и рабочая скорость v движения, то нахождение оптимальных параметров сводится к минимизации функции приведенных затрат:

Решая уравнения

находят оптимальные соотношения скорости и крюкового усилия для каждого конкретного трактора.

Однако приведенные затраты не полностью учитывают связь между объемами и стоимостью конечного продукта, наличием трудовых ресурсов и параметрами машины, необходимыми для достижения конечной цели — получения определенного продукта. Поэтому в последнее время используются другие критерии, например совокупные приведенные затраты:

где E'KE'L коэффициенты приведения к годовой размерности издержек производства, связанных с отвлечением капиталовложений и трудовых ресурсов; L — трудовые ресурсы, чел.

В качестве критерия применяют также дифференцированные затраты:

где Су — потери урожая в зависимости от продолжительности проведения работ, руб./га (руб./т); Стр — затраты на содержание штата механизаторов и обслуживающего персонала, руб./га (руб./т).

Этот критерий не противоречит логике, так как позволяет учесть рост экономии страны в целом и замещение трудовых ресурсов производственными фондами в связи с повышением технической вооруженности труда.

Дифференцированные затраты, как и совокупные, преследуют цель расширить сферу неучтенных затрат и представляют, в сущности, более детализированные приведенные затраты, что правильно, но недостаточно для оценки конечного продукта и взаимосвязи затрат с прибылью.

Наиболее комплексный критерий — эффективность труда Э, затраченная на получение данной продукции с учетом стоимости и количества:

где АСг — стоимость продукции, отнесенная к г-й операции, руб./га (руб./т); П2 — приведенные затраты на выполнение г-й операции, руб./га (руб./т); Д — стоимость материалов, дополнительные расходы на сопутствующие и завершающие операции, транспортные и накладные расходы, руб./га (руб./т); К, — денежное выражение качества работы машины (потери на уборку, процент повреждения продукции и т.д.), руб./га (руб./т); Щ — затраты труда на сопутствующие и завершающие операции, чел./га (чел.-ч); шг — число рабочих, занятых на г-й операции; производительность г-й операции, ra/ч (га/т).

Таким образом, эффективность труда и входящие в нее составляющие (приведенные затраты, затраты живого труда, производительность) зависят от параметров трактора, оптимальные значения которых соответствуют максимальной эффективности труда. Значит, если функция Э = f(B, v,...) —» max, то, решая уравнения

можно найти оптимальные параметры, соответствующие максимальной эффективности труда.

Расчет параметров трактора по критерию эффективности труда позволяет определить предельные параметры машин и допустимое увеличение приведенных затрат.

Существуют и другие критерии эффективности, которые могут применяться в условиях устойчивой рыночной экономики при стабилизации денежного обращения, когда цены на труд, материалы и другие составляющие при производстве машин имеют адекватное реальное содержание.

182

В условиях функционирования неустойчивой экономики следует ориентироваться на другие критерии. В первом приближении их можно назвать инженерными критериями. Суть одного из таких критериев состоит в том, что если какая-либо машина из большого набора последних данного класса имеет наибольшую производительность при наименьших затратах топлива, то можно априорно сделать заключение, что он имеет оптимальные параметры или близкие к ним.

Таким образом, такой критерий можно сформулировать следующим образом: производительность машины зависит от тягового усилия (ширина захвата агрегата, масса перевозимого груза, мощность, отдаваемая при стационарной работе и т.д.) и скорости движения. Чем выше эти показатели, тем эффективнее машина при всех прочих условиях (одинаковый вес, примерно одинаковая цепа и т.д.). При этом, если эта машина имеет меньший расход топлива, то экономическая целесообразность не требует новых доказательств.

На основании изложенного, критерий эффективности (инженерный критерий) может быть таким:

где FKp — тяговое усилие, Н; ад — действительная скорость движения, м/с; GT расход топлива, кг/ч.

Оптимальные параметры машины выбираются из условия: Пэф —» шах.

Рассмотрим более подробно структуру этого критерия. Представим его в виде

где Ркр — тяговая мощность, Вт (л.с.).

В свою очередь,

где Ре — мощность двигателя; Г) — общий КПД машины.

Тогда

Обозначим

где ge эффективный расход топлива двигателем.

Следовательно,

Эффективный расход топлива зависит как от совершенства конструкции двигателя (наиболее полное сгорание топлива, КПД двигателя и т.д.), так и от калорийности топлива. Исходя из этого задача конструирования машины сводится к созданию двигателя с наименьшим расходом топлива и самой машины (трансмиссии, движителя и т.д.) с наивысшим КПД.

Рассмотрим вторую часть задачи: проектирование трактора с выбранным наиболее перспективным двигателем, имеющим номинальный расход топлива:

Тогда

где g'e, т|' — первые производные по эффектному удельному расходу топлива и тяговому КПД.

Поскольку поэтому

Таким образом, выбор оптимальных параметров трактора, исходя из так называемого инженерного критерия, сводится к максимизации целевой функции — тягового КПД.

Как отмечалось выше, тяговый КПД трактора

где Ркр — мощность на крюке; Ре мощность двигателя.

Произведение лтрЛг оценивает совершенство конструкций трактора, ЛзЛепр — совершенство тягово-сцепных качеств.

Из теории трактора известно, что тяговый КПД л , в зависимости от крюкового усилия FKp имеет один максимум (рис. 5.6), т.е. для каждого типоразмера трактора имеется оптимальное крюковое усилие, при котором он развивает оптимальные тягово-сцеппые качества и экономичность.

На основании изложенного при проектировании нового трактора можно решать две задачи.

Первая задача заключается в том, что при заданных тяговом классе трактора и диапазоне скоростей требуется определить основные системообразующие оптимальные параметры, такие как конструктивная Мк и эксплуатационная Ма массы, мощность двигателя Ре, размеры ходового аппарата: диаметр D и ширина b колеса, давление воздуха в шипе и т.д.

Зависимость л = /(-fp)

Рис. 5.6. Зависимость лт = /(-fKp)

Такая задача решается в следующем порядке. Сначала формируется функция цели вида

где Т1т — критерий эффективности.

Затем формируется матрица решений, представляющая собой систему уравнений вида

После методом компромиссных решений находятся рациональные параметры.

Вторая задача заключается в том, что при заданных параметрах проектируемого трактора требуется определить диапазон крюковых нагрузок, при котором он будет иметь максимальный КПД. Задача решается в следующем порядке: формируется функция цели вида

где , и решается уравнение

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >