Зависимость производительности мелиоративного каналоочистителя с жесткими направляющими от возможностей сменных ковшовых рабочих органов
Автор: Абдулмажидов Хамзат Арсланбекович
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
Статья в выпуске: 6 (68), 2022 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Очистка мелиоративных каналов является весьма актуальным мероприятием. Необходимость очистки каналов и поддержание их в работоспособном состоянии становится очевидным в паводковый период, когда требуется отводить излишки воды. В статье представлены математические модели для определения производительности каналоочистителя РР-303, особенностью которого является прямолинейное движение ковша по жестким направляющим по дну вдоль оси очищаемого канала. Материал и методы. Статья сформирована на основе экспериментальных методов исследования. В качестве объекта исследования принята сеть мелиоративных каналов осушительной системы, а в качестве предмета исследований рабочее оборудование каналоочистительной машины. Производительность, представляющая собой количество продукции вырабатываемой машиной за единицу времени может быть трех видов теоретическая, техническая и эксплуатационная, определена с учетом параметров конструкции рабочего оборудования. При работе каналокопателей их производительность напрямую зависит от основного параметра -глубины строящегося канала, в случае очистки каналов каналоочистительными машинами данный параметр не может быть рассмотрен в качестве основного. Это связано с тем, что наносы и заиления, накапливающиеся на дне и откосах каналов в процессе эксплуатации мелиоративной системы, крайне неравномерно распределены по длине канала. Наибольшая концентрация и количество наносов и заилений наблюдается в основном в устье каналов, в местах сопряжения каналов разного уровня, в местах соединения дренажа с осушительным каналом. Наиболее значимым в этом случае параметром является толщина стружки снимаемой рабочим органом ковшом со дна и откосов канала. Результаты исследований показали, что на производительность каналоочистителя, как машины периодического действия, влияет сама конструкция рабочего оборудования, главным элементом которой является ковш способный перемещаться прямолинейно по жестким направляющим с различными скоростями. При очевидных высоких значениях производительности каналоочистительных машин непрерывного действия, можно сделать вывод о том, что каналоочиститель РР-303 показал высокие значения технико-эксплуатационных характеристик, главным образом за счет применения ковша трапецеидального профиля.
Мелиоративные системы, осушительные каналы, производительность каналоочистителей, наносы, заиления, пропускная способность каналов
Короткий адрес: https://sciup.org/140296491
IDR: 140296491 | УДК: 631.6:631.311.5 | DOI: 10.18619/2072-9146-2022-6-125-129
Dependence of the performance of the reclaiming sewer cleaner with rigid guides from interchangeable bucket tools capabilities
Relevance. Cleaning of reclamation channels is a very relevant event. The need to clean the canals and maintain them in working condition becomes obvious during the flood period, when it is necessary to remove excess water. The paper presents mathematical models for determining the performance of the PP-303 canal cleaner, a feature of which is the rectilinear movement of the bucket on rigid guides along the bottom along the axis of the canal to be cleaned. Methods. The article is formed on the basis of experimental research methods. The research was carried out based on experimental and calculated data. A network of drainage canals of the drainage system was taken as the research object, and the working equipment of the canal cleaner was taken as the research subject. Performance, which is the amount of products produced by the machine per unit of time, can be of three types (theoretical, technical, and operational) and can be determined with consideration of the design parameters of the working equipment. During the operation of trench cutting machines, their performance directly depends on the main parameter, namely, the depth of the canal being built; in the case of canal cleaning with canal cleaners, this parameter cannot be considered as the main one. This is due to the fact that siltation and sediments accumulating on the bottom and slopes of the canals during the operation of the reclamation system are extremely unevenly distributed along the length of the canal. The highest concentration and amount of sediments and siltation is observed mainly at the mouth of the canals, the junctions of canals of different levels, and the junctions of the drainage with the drainage canal. In this case, the most significant parameter is the thickness of the chips removed from the bottom and slopes of the canal by the bucket. Results. The results of the research showed that the performance of the channel cleaner, as a batch machine, is influenced by the very design of the working equipment, the main element of which is a bucket capable of moving in a straight line along rigid guides at different speeds. With obvious high values of the performance of continuous channel cleaning machines, it can be concluded that the channel cleaner RR-303 showed high values of technical and operational characteristics, mainly due to the use of a trapezoidal profile bucket.
Текст научной статьи Зависимость производительности мелиоративного каналоочистителя с жесткими направляющими от возможностей сменных ковшовых рабочих органов
Оригинальные статьи / Originalarticles УДК 631.6:631.311.5
Качественная работа мелиоративной системы напрямую зависит от состояния мелиоративных каналов, от качества и периодичности их очистки и ремонтов. Эксплуатация мелиоративных каналов подразумевает проведение их текущего и капитального ремонта, кроме того на мелиоративных предприятиях необходимо проводить тщательных уход каналов для обеспечения качественной работы всей системы. Современный рынок каналоочистительных машин не обладает таким разнообразием, количеством и типоразмерами машин, которые производились в СССР с 1960 по 1980 годы. В настоящее время для очистки и ремонта каналов мелиоративных систем зачастую вместо применения специальных каналоочистительных машин используются общестроительные экскаваторы, адаптированные для проведения очистных операций с уширенными ковшами. Мелиораторам приходится решать сложную задачу по очистке каналов в условиях дефицита специальных машин и выбору общестроительных экскаваторов с переоснасткой рабочего оборудования.
В советское время на территории РСФСР различные заводы выпускали каналоочистители с различными видами рабочего оборудования с активными рабочими органами, с пассивными рабочими органами, работающие по седлающей схеме, внутриканальные, а также машины, перемещающиеся по берме очищаемого канала.
В целом для очистки мелиоративных каналов от наносов, заилений и растительности выпускались следующие марки машин МР-14, МР-15, МР-16, КЛН-1,2, МР-7А, МР-21, ЭМ-202, КМ-82, РР-303. Выпуск многих из них в настоящее время не осуществляется. Широко используется каналоочистительная машина ОКН-0,5. При этом очевидно, что при формировании каналоочистительных комплексов машин применение только одного типа машин недостаточно. И, в то же время наличие большого количества машин в одном комплексе будет нецелесообразно с экономической точки зрения.
Во многом качественная работа каналоочистительного комплекса зависит от технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей ведущей машины комплекса.
Выбор конкретной каналоочистительной машины в качестве ведущей зависит от типа канала, назначения и его геометрических параметров. Большинство каналов как осушительной, так и оросительной систем имеют трапецеидальный профиль. На мелиоративных системах встречаются и каналы параболического профиля, форма которых максимально приближена к форме естественных каналов – осушителей т.е. рек. Однако очистка таких каналов обычными ковшовыми каналоочистителя-ми или одноковшовыми общестроительными экскаваторами сохраняя при этом первоначальный профиль, является сложной задачей. Сохранение первоначального конструктивного проектного профиля, обеспечивающего требуемую пропускную способность в процессе эксплуатации, является основной задачей мелиораторов [1, 2, 3].
Осушительные каналы мелиоративной системы могут быть выполнены в земляном теле или в насыпи с закреплением дна и откосов. Очистка каналов с закрепленным дном вызывают определенные сложности при использовании одноковшовых общестроительных экскаваторов, заключающиеся в разрушении элементовзакрепления. В этом случае для очистки дна канала наиболее подходит каналоочиститель с ковшом прямоугольного профиля на жестких направляющих. Такой вариант ковша в конструкции данной машины перемещается по дну, по оси канала, не разрушая при этом элементы крепления (фашины, доски, и т.п.) и очищает только дно канала. На мелиоративных каналах большой протяженности сложно с экономической точки зрения обеспечить закрепление дна и откосов каналов, поэтому каналы выполняются в земляном теле. Очистку канала при этом можно выполнить с ковшом трапецеидального профиля на жестких направляющих, который будет очищать не только дно канала, но и откосы.
Методы исследования.
Работа выполнена с помощью пакета математического моделирования, для определения производительности каналоочистителя РР-303 в различных условиях эксплуатации с применением ковша прямоугольного и трапецеидального профиля. Кроме того, проводились экспериментальные исследования с уменьшенной моделью ковша каналоочистителя в лабораторных условиях. Эксперименты проводились на грунтовом лотке, к верхней части которого приварены уголки служащие жесткими направляющими по аналогии с рабочим оборудованием каналоочистителя. Исследования проводились по
Рис. 1. Каналоочиститель РР-303
Fig. 1. Channelcleaner RR-303
схеме однофакторного эксперимента, целевой функцией принимались тяговые сопротивления и качество формирования (очистки) профиля канала. В качестве фактора, влияющего на целевую функцию, принималась толщина снимаемой стружки грунта. Учитывая, что машина работает позиционно, определялась также производительность модели ковша на лотке за один проход.
Каналоочиститель РР-303 предназначен для ежегодного текущего ухода за мелиоративными каналами регулирующей сети. Каналоочиститель может производить очистку дна каналов как с укрепленными, так и неукрепленными откосами с шириной по дну 0,4 м и глубиной до 3,5 м. Оборудование каналоочистителя монтируется на гусеничном тракторе тягового класса 3,0 – ДТ-75Б. Для управления каналоочистителем, которое осуществляется из кабины машиниста, используется гидросистема базового трактора. Каналоочиститель РР-303 (рис. 1) имеет рабочий орган типа «струг», выполненный в виде направляющей балки, по которой перемещается ковш.
Направляющая балка имеет сварную конструкцию, изготовлена издвух швеллеров №14, снабженадвумя концевыми регулируемыми по высоте опорами. Монтируется балка на двух телескопических стрелах, которые шарнирно установлены на поперечных брусьях, расположенных впереди и сзади базового трактора [4, 5, 6].
Цикл работы каналоочистителя состоит из следующих последовательно выполняемых операций: опускание жестких направляющих с ковшом на дно канала и установка их на опоры; движение ковша по направляющим со снятием стружки определенной толщины на длину жестких направляющих; подъемжестких направляющих с наполненным ковшом; обратное движение ковша на направляющих с одновременной выгрузкой; переезд машины на следующую позицию на расстояние равное перемещению ковша на жестких направляющих. Теоретическую производительность каналоочистителя как машины периодического действия можно определить по формуле [7, 8, 9, 10]:
Список литературы Зависимость производительности мелиоративного каналоочистителя с жесткими направляющими от возможностей сменных ковшовых рабочих органов
- Абдулмажидов Х.А. Обоснование основных параметров и режимов работы ковшовых каналоочистительных машин для зоны осушения. Москва, 2000.
- Погодин Н.Н., Анженков А.С., Болбышко В.А. Малозатратная технология очистки от заиления приустьевой части коллекторной сети и водопропускных сооружений. Мелиорация и водное хозяйство. 2018;(4):43-46.
- Соловьев Д.А., Анисимов С.А., Горюнов Д.Г. Усовершенствованная технология очистки оросительных каналов от древесно-кустарниковой растительности и наносов. В сборнике: Основные проблемы сельскохозяйственных наук. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2016. С.11-16.
- Пунинский В.С. Совершенствование каналоочистительных машин для восстановления функционирования мелиоративной сети. Основные результаты научных исследований института за 2017 год: Сборник научных трудов. Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова, 2018. С. 292-301.
- Басаревский А.Н., Кравченин К.А. Аналитический обзор машин для очистки профиля дна мелиоративных каналов от наносов и сорной растительности. Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Международной научно-технической конференции: в 3 т., Минск, 22-23 октября 2014 года. Минск: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2014. С. 80-86.
- Бакач Н.Г., Володкевич В.И., Горелько В.М. О Системе перспективных машин для реализации инновационных технологий проведения агромелиоративных работ. Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: международной научно-технической конференции. В 2 т., Минск, 21-22 октября 2015 года. Минск: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2015. С. 95-100.
- Абдулмажидов Х.А. Конструктивные особенности и расчет производительности каналоочистителя с ковшом на жесткой направляющей. Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина". 2017;2(78):21-25.
- Абдразаков Ф.К., Соловьев Д.А., Горюнов Д.Г., Анисимов С.А. Исследования работы машин для очистки мелиоративных каналов и водоёмов противопожарного назначения от древесно-кустарниковой растительности. Строительные и дорожные машины. 2014;(7):14-20.
- Абдразаков Ф.К., Соловьев Д.А., Горюнов Д.Г., Анисимов С.А. Полевые исследования машин для очистки мелиоративных каналов и водоемов противопожарного назначения от древесно-кустарниковой растительности. Аграрный научный журнал. 2014;(12):51-55.
- Грищенко В.В. Исследование процесса резания и удаления измельченной растительности комбинированным режущим аппаратом косилки. Modern Science. 2020;(8-1):364-370.
- Lee A., Usmonov T., Norov B. Seiling and cleaning of channels. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Kari Niyozov street, 39-house, Tashkent City, 23-25 апреля 2020 года. Kari Niyozov street, 39-house, Tashkent City, 2020. P. 012062. https://doi.org/10.1088/1757-899X/883/1/012062.
- Usmonov T., Dzhuraev N., Lee A. The working body of the tray cleaner Modern eco-logical state of the environment and scientific and practical aspects of rational nature management. Collection of Scientific Articles of the III International Scientific and Practical Internet Conference. 2018. Pp. 99-110.
- Usmonov T., Lee A., Sharipov A. On theoretical studies of the working body of the tray cleaner. Agricultural Science of the Xxi Century Actual Research and Prospects Collection of Scientific Reports International Scientific-practical Conference. 2016. Pp. 215-221.
