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]: