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.
