УДК 631. 353.                       

д. т. н. Рахатов С. З., к.т.н. Кодар Е. Т., к.т.н. Ермаганбет А. Ж., преподаватель Тасбергенова Г. Ж.

Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ МОЩНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СКРЕБКОВОГО КАНАЛООЧИСТИТЕЛЯ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

 

Правительство РК в 2011 году выделяет на стабилизацию ситуации с последующим ростом основных видов сельскохозяйственной продукции растениеводства и животноводства 324 млрд.тг. Президент РК Н.А.Назарбаев указывает на создание инновационных технологических комплексов по переработке сельскохозяйственной продукции.

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.

Основная доля орошаемого земледелия приходится на Кызылординскую область. Площадь поливного земледелия составляет около 250 тысяч га. Из них под рис отведено около 70 тыс.га. В севообороте, кроме риса возделываются люцерна, кукуруза, пшеница и бахчевые культуры.

При очистке оросительных систем каналоочистителями непрерывного действия удельная энергоемкость составляет 0,66 … 1,2 . Исходя из этого, установление влияния основных показателей на составляющие баланса мощности скребкового каналоочистителя является актуальной задачей.

По силе резания грунта из откосов каналов определяется баланс мощности, затрачиваемой на работу тракторного агрегата со скребковым рабочим органом. Мощность его двигателя расходуется в основном на привод рабочего органа Nро и на передвижение агрегата с рабочей скоростью Nпер. Мощности, передаваемые на привод рабочего органа вычисляются по следующим формулам:

                ;                                (1)

                         ;                                 (2)

                                     ,                                            (3)

где  мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления подъему грунтово-растительной массы, кВт;

мощность, затрачиваемая на преодоление сил сцепления                  грунтово-растительной массы с грунтом, кВт;

мощность, затрачиваемая на сообщение ускорения присоединяемой массе, кВт;

к.п.д. цепи рабочего органа.

Тогда общая мощность на валу двигателя, требуемая для привода рабочего органа примет вид:

                                 ,                                           (4)

где  к.п.д. редуктора привода.

Мощность на передвижение агрегата Nпер складывается из мощностей Nr и Nукл, необходимых для преодоления сопротивлений на горизонтальных и наклонных участках:

                                       .                                              (5)

Мощность Nr определяется с учетом вертикальных составляющих реакции грунта, действующих на рабочий орган:

    ,        (6)

где  -сила тяжести трактора, рамы навесного и рабочего органа, Н;

и коэффициенты сопротивления перемещения трактора и рабочего органа;

к.п.д. трансмиссии привода ходового оборудования с учетом к.п.д. двигателя.

Мощность Nукл при работе на берме канала с уклоном α находится из выражения:

                          ,                               (7)

где  сила тяжести агрегата, Н.

При работе скребков каналоочистителя часть мощности двигателя тракторы расходуется на привод гидронасоса, питающего гидроцилиндры подъема рабочего органа Nн.

Тогда суммарная мощность двигателя нужная для работы агрегата, равна:

                                   .                                       (8)

На основе предложенных зависимостей определяются значения сил сопротивления и мощности, необходимые на процесс очистки каналов малого сечения.

Разделенная очистка малых картовых каналов включает исследование работы каналоочистителей всех типов. Анализ показал, что ранее проведенные исследования касались в основном рабочих органов машин, разрабатывающих грунт с отделением от массива стружек большей ширины (ширина в =  0,5….3м и толщины h >0,05м). Ниже приводятся результаты исследования по теоретическому определению сил сопротивления совмещенной (резание с одновременным скребанием) и разделенной (резание и вынос грунта и растительности) очистки каналов. Из рисунка 1 видно, что разделенная очистка имеет меньшее сопротивление по сравнению с совмещенной очисткой каналов.

Из зависимостей видно, что при разделенной очистке картовых каналов сила сопротивления при  составит 35,8 кН, что ниже на 19,7кН или на 35,5%.

_________  - совмещенная очистка;

_ _ _ _ _    -  разделенная очистка.

Рисунок 1 - Зависимости сопротивления очистки каналов от массы призмы волочения грунтово-растительной массы  и скорости рабочего органа

При совмещенной работе каналоочистителей производится одновременная работа по срезу и скребанию грунта и  растительности одним рабочим органом.

 

Рисунок 2 -  Зависимости производительности скребкового каналоочистителя при совмещенной (резание с одновременным скребанием грунта) и разделенной очистке каналов (резание и вынос грунта и растительности).

А повышение угла заложения откоса вызывает рост мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления подъему грунтово-растительной массы Nn, что видно на рисунке 3.

   Рисунок 3 - Зависимость мощности затрачиваемой на

преодоление сил сопротивления подъемов грунтово-растительной

массы Nn от ширины скребка в и угла заложения откоса α.

При росте ширины скребка с 0,2 м до 0,5 м прирост мощности Nn при q=0,5 кг/м2 составил с 18,86 кВт до 47,14 кВт. Рост массы наносов также приводит к повышению Nn. При увеличении массы наносов с q=0,5 кг/м2 до q=1,5 кг/м2 повышение мощности Nn составляет с 18,86 кВт до 56,58 кВт. Исходя из этого, можно заключить, что при одинаковых условиях на рост мощности Nn оказывает влияние объем наносов q, что видно из рис.4.

Рисунок 4 - Влияние массы наносов q и ширины скребка  на

мощность, затрачиваемую на преодоление сил сопротивления подъему грунтово-растительной массы Nn

Резюме:

Силы сопротивления при разделенной очистке каналов с применением ножей без задней стенки и с меньшей шириной захвата (270 мм вместо 315 мм) и скребков снижаются на 25 кН, что ниже на 58,3%. Скорость движения цепи скребка изменилось от 1,0 до 3,0 м/с. При увеличении скорости цепи на 1 м/с повышается значение мощности Nm, затрачиваемой на преодоление сил сцепления грунтово-растительной массы с грунтом на откосах каналов в среднем на 3,2 кВт. Изменение угла заложения откоса с α=450 до α=700 вызвано уменьшение значения мощности соответственно при скорости 1,0 м/с от 7 кВт до 4,5 кВт и от 20 кВт до 10 кВт при скорости 3,0 м/с. Повышение производительности скребкового каналоочистителей при разделенной очистке составляет в среднем 250…300 м3/ч или на 40%.

Разработана технология механизированной очистки картовых оросительных и осушительных каналов включающая выполнение следующих операции:

- разравнивание кавальеров и берм;

- окашивание растительности и выноса срезанной растительности;

- очистка дна и откосов оросителей и сбросов.

Литература:

1 Темиров Б.Т. Эксплуатация картовых оросительных и сбросных каналов рисовой системы Кызыл-Ординской области: автореф. … канд.техн.наук. – М., 1990. -190с.

2Зангиев А.А. Оптимизация состава и режимов работы МТА по критериям ресурсосбережения: автореф. … докт. техн. наук. –М.: МИИСП, 1988.-33с.

3Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. – Изд. 2.-276 с.