Принципы оптимизации состава комплекса машин для очистки и восстановления мелиоративных каналов

The article is devoted to the principles of optimizing the composition of the complex of machines for cleaning the reclamation channels of the drainage network The fundamental initial documents in determining the composition of the complex of machines for the production of operational, repair and restoration works are technological maps for carrying out repair measures to restore the reclamation channels of the drainage system. Technological maps are formed taking into account the requirements for the elements of the drainage system, due to the specific conditions of the zone of economic regions, the natural and production characteristics of reclamation facilities.

У словия восстановления и ремонта изменяются в зависимости от технического состояния объектов на мелиоративных системах. Здесь возможны несколько вариантов – разрядов оценки условий. Первый разряд подразумевает наличие систем в хорошем состоянии, ремонт и восстановление которых в данный момент не требуется; второй разряд– это осушительные системы, находящиеся вудовлетворительном состоянии, которые требуют частичного ремонта и восстановления; третий разряд подразумевает наличие систем, состояние которых ниже удовлетворительного, требующие проведения значительных ремонтных и восстановительных работ; к четвертому разряду относятся системы в плохом состоянии, на которых не проводились работы по уходу, и, требующих проведения капитальных ремонтов.

Комплекс машин для проведения ремонтных и восстановительных работ формируется с учетом выполнения максимального объема и видов работ. Очевидно, что большое количество машин различного назначения в одном комплексе могут за коротких промежуток времени выполнить все работы по ремонту, однако, работы по ремонту, восстановлению и очистке каналов требуют логически последовательного их проведе-ния.В то же время не все мелиоративные хозяйства,незави-симо от формы собственности, в состоянии содержать большое число машин того или иного назначения.Поэтому число машин в одном комплексе сводится к минимуму [1, 2, 3, 4, 5].

Несмотря на меньшие объемы работ, по сравнению со строительством мелиоративных каналов, очистка и восстановление их после длительной эксплуатации также требуют экономически целесообразного планирования и формирования оптимального состава комплекса машин способного в короткие сроки качественно проводить все работы [6, 7, 8, 9, 10].

Методика формирования состава комплекса машин для очистки и восстановления мелиоративных каналов включает в себя следующие пункты:

• -    подготовка исходныхданныхдля расчета состава комплекса машин, к которым относятся характеристика объекта мелиоративной системы – канала, объемы работ по очистке и ремонту канала, сезоны и сроки проведения очистных работ;

• -    формирование технологических карт по всем видам работ в соответствии с существующими агромелиоративными требованиями, сроками выполнения работ и способами проведения ремонтно-восстановительных и очистных работ;

• -    исходя из сформированных технологических карт составляется график логического и последовательного применения комплекса машин, определяется число и состав комплекса машин, выясняется потребность в количестве работников;

• -    проводится расчет экономической эффективности использования запланированного состава комплекса машин по видам;

• -    в зависимости от числа и видов требуемых машин, с учетом состояния уже имеющегося технического парка формируется план приобретения новых машин или аренды сменного рабочего оборудования;

• - определяется соотношение видов и количества машин, имеющихся на балансе мелиоративного хозяйства, а также принятых из других хозяйств на договорной основе.

В процессе длительной эксплуатации мелиоративных каналов осушительной сети наблюдается изменение их начального (проектного) профиля, деформируются откосы, на дне и нижних частях откосов появляются наносы и заиле-ния.Все это приводит к уменьшению площади поперечного сечения канала, соответственно пропускная способность также уменьшается.

В зависимости от характера и масштабов деформации сечения для восстановления профиля канала используются общестроительные (землеройно-транспортные машины и экскаваторы) и специальные мелиоративные экскаваторы-планировщики откосов с активными и пассивными рабочими органами. На профилировочных и планировочных работах элементов и земляных сооружений мелиоративных систем, внутрихозяйственных и межхозяйственных каналов могут быть использованы в виде боковой навески профилировочные и планировочные пассивные рабочие органы. Здесь необходимо учитывать, что при больших толщинах срезаемого слоя грунта пассивным широкозахватным отвальным рабочим органом наблюдаются значительные тяговые сопротивления, которые уводят машины с курса движения. В некоторых конструкциях машин для обеспечения устойчивого курса движения по берме использовались вертикальные ножи.

Толщина срезаемого слоя грунта при которой возможна работа без увода машины определяется по формуле:

Пт (_____ ⁺ tn ⁺ to )

vnP

С = --------

60ЬкБп м,

где С – толщина срезаемого слоя грунта, м;

Lк – длина участка профилируемого канала, м;

Bп – длина срезаемого слоя (ширина захвата) или периметра поперечного сечения, м;

ПT – техническая производительность профилировщика, м3/ч;

v _n p - рабочая скорость профилировщика, м/мин; t _п + t_о – время установки рабочего органа (подъем и опускание), мин.

Для каналоокашивающих машин важной характеристикой является ширина захвата косилки, которую можно определить по формуле

П т " п B q ~ --------- м,

0,06 vкм где   ПT – техническая производительность каналоокашивающей машины, га/ч;

v _KM - скорость окашивания, м/мин;

п _п - количество повторных проходов по одному месту.

Операции по очистке каналов от наносов можно выполнять как машинами непрерывного действия,так и машинами периодического действия. Машины непрерывного действия более производительны. Машины цикличного действия в основном применяются в случаях, когда условия не позволяют использовать каналоочистители непрерывного действия. В зависимости от условий проходимости по берме и устойчивости работы выбираются каналоочистители береговые с консольным рабочим органом; седлающие, движущиеся по обеим бермам канала; внутриканальные, движущиеся внутри сечения канала по откосам [11, 12, 13, 14, 15].

Для машин непрерывного действия (многоковшовых) используемых для очистки дна и откосов каналов от наносов важной характеристикой становится объем грунта,разраба-тываемого ковшом. Этот показатель можно определить по формуле:

Пα

V = -------------T-------------------------- 0,0036 vc iкц где   V0 – объем грунта, разрабатываемого ковшом, см3;

ПT – техническая производительность каналоочистителя, м3/ч;

v c – скорость ковшовой цепи, см/с; α– шаг ковшей, см;

i _кц – количество одновременно работающих ковшовых цепей.

Для очистки оросительных и осушительных каналов применимы современные модификации фрезерного каналоочистителя МР-7 с рабочим органом, представляющим фрезу с осью вращения, параллельной оси дна канала, устанавливаемую на стрелу, консольно соединенную с рамой трактора тягового класса 30 кН. Кроме того, в рабочем оборудовании данного каналоочистителя имеется бульдозерный отвал. Наиболее важной характеристикой длятакого вида каналоочистителейявляется площадь поперечного сечения S участка, разрабатываемого за один проход, которую можно определить по формуле:

П

S= -----------, м2

60 vк где   ПT – техническая производительность фрезерного каналоочистителя, м3/ч;

v _к – рабочая скорость каналоочистителя, м/мин

Несмотря на то, что каналоочистители непрерывного действия более производительны, всеже машины периодическогодействия находят широкое применение, зачастую для очистки каналов от наносов применяются общестроительные одноковшовые экскаваторы с усовершенствованными ковшами для работы на каналах. Однако, для очистки дна каналов с закрепленными откосами нельзя применять ни каналоочистители с активным рабочим органом, ни общестроительные одноковшовые экскаваторы. Применение таких машин может привести к разрушению креплений откосов. В этом случае работы по очистке дна каналов от наносов можно выполнять с помощью каналоочистителя РР-303 (русловой ремонтер). Конструктивная особенность данного каналоочи-стителя заключается в том, что при разработке грунта и наносов ковш движется строго прямолинейно параллельно оси канала на жестких направляющих. Такая конструкция обеспечивает строго прямолинейное движение ковша и соответственно высокое качество работ. Техническую производительность такой машины можно определить по формуле:

П = ---3---6---0---0---q---k--н T     kр Тц где  q – геометрическая вместимость ковша каналоочистителя, м3;

q1 kн – коэффициент наполнения ковша, kн = -----q----------,

(q1- объем рыхлого грунта, наносов и заилений в ковше, м3); kр – коэффициент разрыхления грунта;

Т ц – продолжительность цикла, с, который включает в себя операции опускания ковша на дно канала, его движение по жестким направляющим с разработкой наносов, подъем ковша и его разгрузка, переезд каналоочистителя на новую позицию.

Формирование технологий использования комплексов для очистки и восстановления каналов выполняется с учетом действующих в данный момент агротехнических требований и количества работоспособных машин; существующих технологий удаления древесно-кустарниковой растительности; выбора композиционных составов, применяемых для ремонта повреждений на каналах; определения противопаводковых мероприятий по мелиоративным каналам; перспектив использования данных дистанционного зондирования в оценке состояния мелиоративных систем; состояния мелиорированных земель, находящихся в составе лесного фонда [16, 17, 18, 19, 20].

Состав комплекса машин для очистки каналов рассчитывается по существующим в мелиоводхозах нормам выработки. Очевидно, что не во все сезоны можно проводить ремонтные работы, поэтому важной составляющей процесса очистки и восстановления мелиоративных каналов является такой показатель как сроки проведения. Этот показатель можно определить по формуле:

D= -------O р----------,

Пм WД где D – срок работы по агромелиоративным требованиям в днях;

O р – объем работы, м³, га, т, маш.-ч, погонный метр;

П м – количество машин;

W Д – дневная выработка машины, м³, га, т, маш.-ч, погонный метр.

Количество работников, обеспечивающих процесс очистки определяется на основании опыта проведения таких работ в хозяйстве. Для определения таких характеристик по вновь поступившим машинам отталкиваются отданных каталогов, справочников и типовых технологических карт. Затраты труда на выполнениетого или иного вида работ определяются умножением количества работников (русловых ремонтеров) на количество часов использования машины.

В свою очередь нужно отметить, что при принятом в РФ 8-ми часовом рабочем дне количество часов работы машины в смену определяется с учетом коэффициента использования машины по времени K _в . Этот коэффициент всегда меньше единицы, и, для большинства строительных и мелиоративных машин он находится в пределах от 0,65 до 0,85. Если, к примеру, для каналоочистителя K _в = 0,65 - это означает, что данная машина в течение смены работает всего 5,2 часа.

Когда объемы работ вхозяйствах значительны и смена рабочего оборудования базовых машин, используемых для разных задач, не позволяет в полной мере проводить работы,тохозяйство вынуждено приобрести машины. Срок окупаемости в этом случае следует рассчитать по формуле:

А+А ОСT

Г    ЭОГ где   ТГ – период окупаемости в годах;

Э – экономия затрат на выполнение единицы работ новой машиной по сравнению со старой, руб.;

А – балансовая стоимость новой машины, руб.;

АОСT – остаточная (непогашенные амортизационные отчисления) стоимость выбракованной машины, руб.

Эффективность универсальных машин определяется не на одной, а на всех видах работ в соответствии со сменными видами рабочего оборудования. Количество машин одного комплекса для запланированного объема ремонтных и очистных работ определяется на основании графика использования всех видов машин, сформированного по данным технологических карт.

Экономическая оценка формирования состава комплекса, цель которойзаключается в выявлении эффекта комплексной механизации ремонтных и очистительных мероприятий по мелиоративному хозяйству (мелиоводхозу) является одним из главных принципов выбора типов машин в рамках одного комплекса.

Выводы

Формирование оптимальных комплексов для очистки и восстановления мелиоративных каналов зависит от многих факто-

Об авторе:

ров, в качестве основных из них можно рассматривать естественно-производственные условия эксплуатации мелиоративных систем и их основных элементов,технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели каналоочистительных машин, конструктивные особенности тех или иных каналоочи-стителей, наличие в мелиоративных хозяйствах современных каналоочистительных машин и различных видов общестроительных экскаваторов.

Aboutthe author:

Khamzat A. Abdulmazhidov – Cand. Sci. (Engineering), Docent of the Department of Reclamation and Construction Machinery of the Institute of Reclamation, Water Management and Construction named after A.N.