д. т. н. Рахатов С. З., к.т.н. Ермаганбет А. Ж., к.т.н. Джакешов К. С.,

ст. преподователь Култасов Б. Ш.

Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата

 

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ АГРЕГАТА ДЛЯ ОЧИСТКИ МАЛЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ И ОСУШИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ

 

Одно из важнейших мест в производстве сельскохозяйственной продукции занимает орошаемое земледелие. В Республике Казахстан посевы сельскохозяйственных культур на поливных землях занимают около 6% всех площадей. При этом 25% всей валовой продукции образует продукция орошаемого земледелия. Орошение связано с большими затратами материальных средств и труда на сооружение ирригационных систем и освоение поливных земель. Ирригационная подготовленность земель является основным показателем оценки работы оросительных систем. По ней оценивают обеспеченность оросительной нормой в вегетационный период развития растений. Поливное земледелие в РК развито в Алматинской, Жамбылской, Южно-Казахстанской и Кызылординской областях.

        За последние двадцать-двадцать пять лет в Кызылординской области не проводились очистительные работы оросительных систем, что привело к деградированию внутрикартовых оросительных и сбросных каналов.

Исходя из этого, актуальной проблемой является ресурсосберегающее использование водных ресурсов региона путем поддержания технического состояния и правильной эксплуатации оросительных сетей ИРОС. Критерием ресурсосбережения является экономичное использование ограниченных водных ресурсов за счет своевременной очистки картовых оросительных и осушительных каналов и обоснование оптимальных параметров и режимов работы технических средств для очистки вышеуказанных каналов.

Практика ресурсосберегающего применения каналоочистительных машин показывает, что наиболее перспективным из них являются конструкции с активными рабочими органами. При этом следует отметить, что рабочие органы-ковши и скребки транспортируют грунт в виде призмы волочения, что увеличивают общее тяговое сопротивление и соответственно затраты мощности. Проблема установления рациональных методов резания грунтов имеет большое значение при выполнении экскавационных и сельскохозяйственных планов. Рационально поставлен­ный процесс резания позволяет производить одну и ту же работу с меньшей затратой мощности.

Установление рационального режима резания грунта зави­сит в основном от следующих факторов:

-    физические свойства грунта, изменяющиеся не только в за­висимости от их состава и структуры, но и от состояния, в ко­тором они находятся;

-    размеры снимаемой стружки;

-    углы заостроения и резания;

-    скорости резания;

-    дополнительные сопротивления, связанных с наполнением ковша (скребка).

Поэтому с точки зрения экономии энергетических затрат представляется целесообразным разделение функции среза грунта и его транспортировки на два рабочих органа – две замкнуто–втулочные цепи. На первой цепи устанавливаются U – образные ножи с открытой задней стенкой, а на второй – транспортирующие скребки, осуществляющие вынос разработанного грунта на берму и кавальеры канала, которые представлены на рисунке 1.

Для картовых оросителей и сбросных каналов с учетом их малых сечении и узкости кавальеров в качестве базового энергетического средства целесообразно выбирать тракторы класса тяги 3,0. 

Для совмещенных скребковых каналоочистителей общее сопративлениео:

                                            ,                                             (1)

где  общее сопротивлению скребанию одним скребком, кН;

нормальная составляющая силы тяжести призмы волочения, кН;

сопротивление прибавочных сил, кН.

D:\РС 1\Плакаты\traktor.wmfC:\Documents and Settings\ТуранОйлСервис\Рабочий стол\9.wmf

 

 

 

                                       в.

 

 

21                   

       а.                                 б.                                                       г.                                                     

Рисунок 1 - Схема работы существующего односкребкового (а), предлагаемого двухскребкового  (б) каналоочистителя с разделенными рабочими органами, нож (в) для срезания грунта и растительности без задней стенки и (г) скребок для выноса грунтовой массы.

Общее сопротивление грунта при резании и перемещении (разделенный способ очистки) определяется в виде: 

                                            ,                                          (2)

где  число U – образных ножей и скребков на рабочем органе.

Масса грунта по очистке картовых каналов перед каждым скребком непрерывно увеличивается. В связи с этим основные нагрузки, действующие на рабочий орган каналоочистителя можно определить, исходя из теории движения тел переменной массы по наклонной поверхности с учетом сил трения.

Силу тяжести призмы , находящейся на расстоянии у от начала откоса, необходимо разложить на касательную составляющую Fк, которая создает сопротивление подъему призмы волочения и нормальную составляющую  Fн, равную сопротивлению перемещения за счет сцепления призмы волочения о грунт.

Принимаем, что коэффициент сцепления не зависит от скорости движения рабочего органа каналокопателя и мощности призмы волочения. Отсюда следует, что суммарное сопротивление от перемещения по наклонной плоскости имеет вид:

                          ,                            (3)

где  m – масса призмы волочения, кг;

α – угол заложения откоса.

Массу призмы волочения m определяем через плотность γ0, глубину резания h0, ширину захвата скребка b и путь набора :

                                    ,                                                     (4)

где: γ0 – плотность призмы волочения, кг/м3;

глубина резания, м;

ширина скребка, м;

путь набора скребка, м.

После подстановки составляющих получим общее сопротивление скребанию каналоочистителя:

                                                        (5)                                                                                                 

где  ширина захвата рабочего органа каналоочистителя, м;

шаг скребка, м;

объем скребаемой массы, кг/м2;

скорость перемещения рабочего органа, м/с;

коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств     материала и характерезующие сопротивления сжатию;

 опытные коэффициенты, зависящие от объема скребаемой массы и скорости перемещения рабочего органа.

Сопротивление резанию грунта одним ножом можно определить упрощенной формулой В. П. Горячкина.

                                    ,                                                                  (6)

где   - удельное сопротивление резанию грунта кН/м2;

 - ширина стружки, м;

 - толщина слоя наноса или грунта, м.

Производительность совмещенного цепного скребкового каналоочистителя при совмещенной очистке внутрикартовых каналов:

                           , м3/ч,                          (7)

где: соответственны ширина и высота скребка, м;

коэффициенты наполняемости скребка и разрыхления грунта;

скорость перемещения скребков, м/с;

число скребков.

Производительность скребкового каналоочистителя при разделенной очистке равна:

                            , м3/ч;                                    (8)

для выноса грунтовой массы

                          , м3/ч.                             (9)

          На основе предложенных зависимостей определяются значения производительности агрегатов при очистке каналов малого сечения.

Резюме:

         Силы сопротивления при разделенной очистке каналов с применением ножей без задней стенки и скребков снижаются на 25 кН, что ниже на 58,3%. Повышение производительности скребкового каналоочистителей при разделенной очистке составляет в среднем 250…300 м3/ч или на 40%.

Литература:

1.     Каюмов И. А., Филатьев В. М. Анализ существующих способов очистки каналов от заиления на оросительных системах Кзыл – Ординской области //Труды ТИИМСХ. вып. 58. 1973.-Вып.58.

2.     Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М., Машиностроение, 1977-328 с.

3.     Предварительный патент «Рабочий орган каналоочистителя» № 10570. Суриков В.В., Рахатов С.З., Тобашов М.Ш., Шакиев К.2001.