Содержание к диссертации
Введение
1.Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Способы полива 8
1.2. Классификация дождевальных машин, установок и анализ условий их эксплуатации 10
1.3. Анализ работоспособности дождевальных машин в Саратовской области 14
1.4. Трубы, их виды, области применения 18
1.5. Влияние состава и структуры композиционных материалов напрочность... 23
1.5.1. Общие характеристики композиционных материалов 23
1.5.2,Основные характеристики связующего 24
1.5.3. Наполнители 28
1.5.4. Технологии изготовления стеклопластиковых изделий 31
1.5.5. Особенности структуры полимерных композиционных материалов. Критерии прочности 34
1.6. Цели, задачи исследований 42
2. Теоретическое обоснование конструктивно технологических параметров дождевальной машины «Волжанка» 43
2.1. Разработка конструктивных параметров дождевальной машины «Волжанка» 43
2.2. Прочность трубопровода в рабочем и транспортном положениях 48
2.2.1. Рабочее положение 48
2.2.2.Транспортное положение 50
2.2.3 Боковое смещение трубопровода 53
2.3. Свойства материала стеклопластика 56
2.4. Способы армирования равнопрочной оболочки под внутренним давлением 59
2.5. Тяговый расчет дождевальной машины «Волжанка» 77
2.6. Глубина колеи дождевальной машины 78
2.7. Производительность дождевальной машины «Волжанка» 80
2.8. Выводы 89
3. Программа и методика исследований 90
3.1. Лабораторные исследования физико-механических свойств материала 90
3.1.1. Определение упругих характеристик при растяжении-сжатии 91
3.1.2. Определение упругих характеристик при изгибе 97
3.2. Исследования физико-механических свойств стеклопластиковых труб 102
3.2.1. Максимальный прогиб стеклопластиковой трубы 103
3.2.2. Усталостная прочность стеклопластиковой трубы 104
3.2.3. Угол закручивания стеклопластиковой трубы 104
3.3. Исследование работы машины со стеклопластиковым трубопроводом .106
3.3.1. Определение крутящих моментов в процессе перекатывания машины 106
3.3.2. Определение глубины колеи, коэффициента использования сменного времени и производительности 108
3.4. Определение степени влияния на стеклопластиковый трубопровод положительных и отрицательных температур 108
3.4.1. Определение влияния температуры воздуха на прогиб трубопровода 112
3.4.2. Определение прочности фланцевого соединения трубопровода при положительных и отрицательных температурах воздуха 112
3.5. Обработка экспериментальных данных 113
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 115
4.1. Физико-механические свойства материала стеклопластика 115
4.1.1. Влияние наполнителя на физико-механические свойства 115
4.1.2. Влияние удельного давления формования 125
4.1.3. Влияние температурного режима формования на физико- механические свойства стеклопластика 125
4.2. Технология изготовления стеклопластикового трубопровода 128
4.3. Физико-механические свойства стеклопластикового трубопровода 131
4.3.1. Максимальный прогиб стеклопластиковых труб 131
4.3.2. Максимальный угол закручивания стеклопластиковых труб 133
4.4. Эксплуатационные испытания дождевальной машины 133
4.4.1. Крутящие моменты 133
4.4.2. Глубина колеи после прохода дождевальных машин 134
4.4.3. Производительность дождевальной машины 135
4.4.4. Усталостная прочность 138
4.5. Влияние атмосферных воздействий на механические свойства 141
4.6. Выводы 142
5. Экономическая оценка результатов исследований 143
5.1. Расчет технико-экономический показателей 143
5.2. Расчет стоимости изготовления трубопровода 144
5.3. Экономическая эффективность внедрения 145
Общие выводы 151
Список литературы 153
Приложения 164
- Классификация дождевальных машин, установок и анализ условий их эксплуатации
- Разработка конструктивных параметров дождевальной машины «Волжанка»
- Определение упругих характеристик при растяжении-сжатии
- Влияние наполнителя на физико-механические свойства
Введение к работе
До 70 % сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации, в частности и Саратовская область, располагаются в засушливой зоне. Среднегодовое количество осадков в Саратовской области составляет лишь 310-500 мм, причем в период вегетации основных зерновых культур выпадает 25-30 % этого количества, поэтому устойчивое ведение сельскохозяйственного производства возможно лишь при достаточном орошении [1].
Наиболее распространенным способом полива является дождевание. Однако начиная с 1991 года наметилась устойчивая тенденция сокращения поливных земель. В середине 80-х годов, в период расцвета мелиорации, орошаемые земли Саратовской области составляли 481,4 тыс. гектаров регулярного (6,8 % пашни) и 61,7 тыс. гектаров лиманного. На орошаемых землях производилось до 20-22 % продукции растениеводства, до 45 % зеленых кормов, а в Заволжье до 80 % кормов, 100 % овощей, 45 % картофеля. Продуктивность орошаемого гектара, как правило, выше богарного в 2-3 раза, а себестоимость кормов и овощей значительно ниже. Однако, в настоящее время, площадь земель регулярного орошения уменьшилась до критической для области величины - около 100 тыс. гектаров, и в первую очередь кризис коснулся овощеводства [2].
Исходя из цели удовлетворения всех потребностей области и обеспечения продовольственной независимости в «Программе технического перевооружения и модернизации мелиоративного комплекса...» были определены объемы производства сельскохозяйственной продукции и необходимые для этого площади орошаемых земель.
Для стабилизации обеспечения населения области продуктами питания необходимо в перспективе иметь 553 тыс. гектаров орошаемых земель из них 183 тыс. гектаров под зерновые, 294 тыс. кормовые культуры, 20 тыс. под овощи и картофель, 10 тыс. - технические и т.д., [2].
Основной причиной уменьшения орошаемых площадей является значительная степень износа оросительных систем и машин, и невозможность реконструкции и обновления парка дождевальных машин в связи со значительной их металлоемкостью, которая и определяет их высокую стоимость.
Значительно сократилось общее количество дождевальных машин, особенно пострадал парк дождевальных машин «Волжанка», специально предназначенных для полива овощных и технических культур, трубопровод которых выполнен из сплава алюминия. Их количество по различным причинам уменьшилось с 3842 до 352 единиц, причем большая часть их находится в нерабочем состоянии [1].
Поэтому совершенствование широкозахватных дождевальных машин путем использования новых экономически целесообразных материалов является весьма актуальной задачей.
В связи с этим, целью диссертации является: повышение эксплуатационных и технико-экономических показателей дождевальной машины «Волжанка» за счет использования трубопроводов из композиционных материалов.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
Принципы расчетной оценки прочности конструкции из анизотропного материала при сложном нагружении и теоретическое обоснование параметров трубопровода из композиционного материала.
Результаты экспериментальных исследований степени влияния различных факторов на прочностные и эксплуатационные показатели дождевальной машины «Волжанка» с трубопроводом из стеклопластика.
Технико-экономические показатели модернизированной дождевальной машины.
Настоящая диссертационная работа выполнялась с 2000 года в Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова на кафедре «Мелиоративные и строительные машины».
Классификация дождевальных машин, установок и анализ условий их эксплуатации
В зависимости от наличия собственной энергетической установки для передвижения они распределяются на установки, машины и агрегаты [14]. Дождевальные установки — устройства, состоящие из легких, разборных переносных и передвижных трубопроводов и дождевальных насадок и аппаратов (УДС-25, КДУ-55М). Дождевальные машины - перемещаются с позиции на позицию с помощью специальных средств, входящих в ее состав . Наиболее распространенными являются ДЦА-100М, ДДА-ЮОМА, ДЦН-70. Дождевальные агрегаты - кроме средств передвижения имеют насосно-силовое оборудование для подачи воды и создания необходимого напора. Дождевальные машины и агрегаты классифицируются породу действия на стационарные, позиционного действия, работающие в движении; В передвижных дождевальных системах все их звенья, включая насосные станции, трубопроводы и разбрызгивающие устройства, могут перемещаться по одному или нескольким орошаемым участкам. Двухконсольные дождевальные машины ДЦА-100МА и ДЦА-ЮОМ применяются при поливе овощей, зерновых, технических и кормовых культур, ягодников, трав. Агрегатируются с тракторами ДТ-75М, ДТ-54А. Машины работают в движении. Основной эксплуатационный недостаток машин — необходимость устройства на орошаемом участке сравнительно густой сети открытых каналов и дорог. Потери площади достигают 6-7 % и более [13]. Дальнеструйный дождеватель ДДН-70 также монтируется на тракторе. К недостаткам его следует отнести большие потери воды при работе из открытой сети, неравномерность распределения дождя при ветреной погоде и его высокую интенсивность. В полустационарных оросительных системах по орошаемому полю передвигаются только дождевальные крылья, трубопроводы или шлейфы, оборудованные, как правило, среднеструиными аппаратами. Полу стационарные оросительные системы представлены закрытыми трубопроводами, к которым при помощи гидрантов подключаются такие дождевальные установки, как «Фрегат», «Волжанка» (ДКШ-64), КДТ-25, «Сигма» и другие. В стационарных оросительных системах все их составные части, в том числе и дождевальные аппараты, имеют постоянное положение. В Поволжье наиболее широко используются передвижные и полустационарные оросительные системы. по забору воды из водоисточника: забирающие воду из напорного трубопровода, из открытой оросительной сети; по приводу: от электродвигателей, от двигателей внутреннего сгорания, гидропривода, навесные на тракторы; Современные дождевальные машины и установки подразделяются на короткоструйные, среднеструйные и дальнеструйные. Особо выделяют аэродинамические и аэрозольные установки. Короткоструйные насадки работают при давлении воды 0,05-0,4 МПа, среднеструйные дождевальные аппараты -0,2-0,6 и дальнеструйные - более 0,35-0,9 МПа [14]. В настоящее время наибольшее распространение получили многоопорные дождевальные машины и установки. Эта группа дождевальных машин и установок наиболее разнообразна по назначению, конструкции, организации использования и другим признакам. Они дают возможность значительно повысить производительность труда на поливе, улучшить культуру орошаемого земледелия и облегчить труд поливальщика, снизить удельную стоимость дождевальных систем, существенно расширить орошаемые площади. Они имеют наибольшую производительность, у них можно менять ширину захвата, интенсивность дождя и другие показатели. Сейчас наиболее распространены следующие многоопорные дождевальные машины и установки: 1. несамоходные переносные позиционного действия; 2. самоходные на колесном ходу позиционного действия, перекатывающиеся на колесах с позиции на позицию; 3. самоходные на колесном ходу, работающие в движении. Несамоходные дождевальные установки с одной позиции на другую пе ремещаются вручную или с помощью тяговых средств. Самоходные много опорные дождевальные установки оснащены собственным одно или много двигательным (тепловой, гидравлический или электрический) приводом для передвижения. Самоходные перекатывающиеся машины имеют колеса фронтального передвижения и оросительный трубопровод, служащий осью колес. Они работают позиционно. На самоходных машинах, работающих в движении, установлены самоходные тележки параллельного или радиального передвижения, на которых закреплен оросительный трубопровод. Многоопорные дождевальные устройства, как правило, имеют среднеструйные дождевальные аппараты. Наиболее распространенными являются «Волжанка» и «Фрегат».
Машина «Фрегат» ведет полив в движении, вращаясь вокруг центральной опоры. Она выпускается с набором дождевальных аппаратов различных типов, что дает возможность поливать сельскохозяйственные культуры на различных почвах. Передвижение машины при поливе осуществляется системой гидравлического привода за счет энергии оросительной воды. Каждая тележка оборудована гидроприводом с механизмом автоматической синхронизации ее движения. Для предупреждения аварий в процессе полива, машина оборудована двойной системой защиты — механической и электрической, что значительно усложняет конструкцию.
Недостатком также является то, что вследствие круговой схемы работы при площади квадратного поля 85 га орошается только 70 га, или 82 % поливной карты [14]. Специфика технологической схемы полива дождевальной машиной «Фрегат» снижает общую эффективность орошения.
Дождевальная машина «Волжанка» предназначена для полива сельскохозяйственных культур высотой до 1,0-1,1 м и представляет собой многоопорный колесный самоходный трубопровод фронтального перемещения, снабженный среднеструйными аппаратами кругового действия. Полив производят позиционно с забором воды от гидрантов закрытой оросительной сети, расположенных через 18 м.
«Волжанка» состоит из двух дождевальных крыльев, собираемых из однотипных звеньев труб, работающих независимо друг от друга и присоединяемых к разным гидрантам. Дождевальное крыло состоит из труб алюминиевого сплава с фланцевыми соединениями. Посредине каждого звена, как на оси, крепятся ходовые колеса. В центре крыла монтируется приводная тележка с бензиновым двигателем и реверс редуктором. Для присоединения к гидрантам оросительного трубопровода концевая часть дождевального крыла снабжается специальным устройством, которое состоит из телескопической трубы, гибкого шланга и колонки.
Разработка конструктивных параметров дождевальной машины «Волжанка»
По составу, структуре и физико-механическим свойствам большинство композиционных материалов можно подразделить на три основные группы: изотропные, трансверсально-изотропные и ортотропные материалы [73, 74, 80, 80].
К группе изотропных композиционных материалов относятся материалы, для армирования которых используют наполнитель в виде рубленых коротких волокон, соизмеримых с диаметром, порошков и других мелкодисперсных компонентов. Напряженно-деформированное состояние такого материала аналогично однородному изотропному.
К группе трансверсально-изотропных композиционных материалов относятся материалы, физико-механические свойства которых изотропны в плоскости листа и анизотропны по толщине. Напряженно-деформированное состояние трансверсально-изотропнои среды описывается пятью упругими постоянными. Характерной особенностью данных материалов является то, что армирование производится укладкой изотропных или анизотропных слоев. Изотропными армирующими слоями могут быть различные пленки, рубленые волокна. В анизотропном слое, в качестве наполнителя, используют шпон, тканевые материалы. Для получения трансверсально-изотропной композиции из анизотропных слоев необходимо укладывать каждый слой относительно другого под углами 10-60 [80].
К группе ортотропных композиционных материалов относят материалы, которые имеют три взаимно перпендикулярные оси упругой симметрии. Напряженно-деформированное состояние ортотропной среды определяется девятью упругими постоянными. Ортотропные материалы получают укладкой анизотропных элементарных слоев, в качестве которых используют шпон, ткани, певичную нить, ленты, жгуты. Характерной особенностью их являются их высокие удельные физико-механические свойства в заданных направлениях. Из них изготавливают корпусные конструкции, трубы, оболочки, резервуары, гребные винты и др. Изделия из ортотропных материалов получают методами горячего, контактного или вакуумного формования, намотки, протяжки.
Данные материалы получили наибольшее применение при проектировании ответвенных несущих элементов конструкций. Это обусловлено тем, что технология их изготовления позволяет создать такую структуру материала, в котором было бы согласовано поле напряжений и поле сопротивления.
Поле напряжения определяется напряженно-деформированным состоянием, возникающим в материале изделия, и зависит от вида конструкции и внешних силовых факторов. Поле сопротивления характеризуется предельными значениями физико-механических параметров, определенных в различных структурных направлениях материала. Конструкция, в которой поле сопротивления материала наиболее полно соответствует полю напряжений, обладает наивысшей технико-экономической эффективностью. Поле сопротивления композиционных материалов в значительной степени зависит от структуры материала [80, 81, 83].
Проектирование конструкций требует знания теорий прочности анизотропных композиционных материалов. В настоящее время изучение прочности композиционных материалов ведется в двух направлениях. В работах первого направления [57,58,88,90] композиционные материалы рассматриваются как неоднородные составные материалы, представляющие собой регулярную многослойную среду из чередующихся слоев арматуры и прослоек полимерного связующего.
При этом некоторые обстоятельства совместной работы в материале, зависящие от технологии изготовления стеклопластика, остаются вне поля зрения. Так, например, известно, что прочность слоистых пластмасс зависит от порядка чередования слоев, а не только от их числа и ориентировки. Такую зависимость легко обнаружить, определяя характеристики свойств по испытанию образцов слоистого материала. Вычисление механических характеристик на основе рассмотрения совместной работы волокна и связующего этой возможности не дает, как не дает и возможности исследования влияния других технологических факторов на прочность слоистых стекловолокни-стых материалов.
В работах [80,81,83,92] второго направления широкое распространение при изучении вопросов прочности получили принципы, в которых композиционные материалы рассматриваются как однородные упругие ортотропные тела, к которым применимы известные теории упругости анизотропных сред.
Т.о. рассматривается идеализированная сплошная однородная среда, обладающая симметрией строения и симметрией свойств. Характеристики свойств экспериментально определяются на образцах реального материала, а число необходимых характеристик устанавливается в соответствии с принятой симметрией среды (расчетной схемой анизотропии).
Это допущение основано на том, что диаметр армирующего наполнителя несоизмеримо мал по сравнению с геометрическими размерами поперечного сечения детали. Поэтому композиционный материал можно представить в виде сплошной однородной среды (монолита).
Второе направление позволяют рассматривать все конструкционные материалы до некоторых пределов нагружения,как упругие и подчиняющиеся закону Гука, который для анизотропных тел, в связи с тем, что величина деформации зависит не столько от величины действующих напряжений, но и от направления их действия в материале, имеет вид [80].
Определение упругих характеристик при растяжении-сжатии
Для определения целесообразности применения стеклопластиковых труб для производства широкозахватных дождевальных машин необходимо определить ряд показателей прочности материала (стеклопластика) при различной ориентации внешних сил по отношению к структурным направлениям в материале. Выбор материала, обеспечивающего оптимальное напряженное состояние в конструкции, может быть осуществлен только при наличии достаточно полной информации об анизотропии его упругих свойств. Характеристики экспериментально определялись на образцах материала, а число необходимых характеристик устанавливалось в соответствии с расчетной схемой анизотропии.
Определение основных физико-механических свойств материала стеклопластика производилось в лабораториях кафедры «Сопротивление материалов» СГАУ им. Вавилова Н.И. и кафедры «Химическая технология» филиала Саратовского государственного технического университета в г. Энгельсе.
Программой исследований предусматривалось: — определение комплекса упругих постоянных, включающих модули упругости первого и второго рода, коэффициенты Пуассона; — определение пределов прочности материала при растяжении, сжатии и изгибе. Для проведения экспериментов было изготовлено несколько партий образцов: 1 образцы из стеклопластика с наполнителем в виде стекловолокон; 2 с наполнителем в виде стеклотканей. Для изготовления образцов с волокнистым наполнителем применяли крученую нить с метрическим номером 19, состоящую из элементарных волокон диаметром 9 мкм на основе высокомодульного состава стекла ВМ-1. Изготовление проводилось следующим образом: на цилиндрическую оправку укладывалась калька и поверх нее наматывалось необходимое количество стекловолокна. Набранный таким образом пакет разрезался вдоль образующей. Одна партия образцов была изготовлена на основе эпоксивинилэфирной смолы DION 9700. Пропитку армирующего материала производили непосредственно перед намоткой на оправку. Температура связующего в пропиточной ванне +40-50С. Время полимеризации - 1400-1500 с. Отвердитель — полиметиленполифенилполиамин. Ускоритель УП-606/2. Вторая партия однонаправленных намоточных образцов изготовляли «сухой» намоткой с последующей пропиткой полиэфирным связующим ПН-1. Было изготовлено также два типа намоточных образцов стеклопластика с соотношением ортогонально уложенных однонаправленных слоев 2:1 и 1:1. Для сопоставимости результатов все образцы изготовлялись по одинаковой технологии. Образцы с ортогональной структурой армирования изготовлялись по следующей технологии: на цилиндрическую оправку укладывалась калька, и поверх нее наматывалось послойно стекловолокно в окружном направлении. Набранный таким образом пакет разрезался вдоль образующей. После этого на оправку укладывали слой с ориентацией волокон вдоль образующей и заматывали окружными слоями стекловолокон. Последовательность чередования слоев определялась исходя из требуемой структуры армирования. Набранный пакет снова разрезали и отверждали при соответствующем режиме. Из бездефектных участков по разметке на фрезерном станке вырезались и обрабатывались в заданный размер образцы для испытаний. Таким же методом были изготовлены тканевые стеклопластики. Одна партия стеклопластика изготовлялась методом контактного формования. Материал предварительно пропитывался связующим, укладывался на плиту и выдерживался при нормальной температуре до отверждения. В качестве связующего применяли эпоксидные и полиэфирные смолы, в качестве наполнителя — ткани Тупр, Т-11, ТСЖ-0,7. Все ткани — полотняного плетения. Вторая партия изготовлялась под давлением 0,07 МПа; 0,2 МПа и 0,3 МПа. Третья партия изготавливалась под давлением 10 МПа и температуре 120-170 С. Для исследований влияния соотношения компонентов на свойства стеклопластиков и уточнения предлагаемой технологии было изготовлено семь партий. Определяли массовые доли по расходу материала. Массовая доля стеклонаполнителя (стеклоткань ТУПр) для всех партий составляла около 70 мас.ч. Массовые доли первой партии: смола DION 9700 - 23,6 мас.ч; ПАПА -3,2; Куб. ТДИ- 1,92; УП 606/2 - 1,28 мас.ч. Вторая партия: смола DION 9700 -23,6 мас.ч; ПАПА - 3,84; Куб. ТДИ - 1,92; УП 606/2 - 0,64 мас.ч. Третья партия: смола DION 9700 - 23,6 мас.ч; ПАПА - 4,48; Куб. ТДИ - 1,6; УП 606/2 - 0,32 мас.ч. Четвертая партия: смола DION 9700 - 23,6 мас.ч; ПАПА - 1,92; Куб. ТДИ - 2,56; УП 606/2 - 1,92 мас.ч.. Пятая партия: смола DION 9700 - 23,6 мас.ч; ПАПА - 1,92; Куб. ТДИ - 1,92; УП 606/2 - 2,56 мас.ч.. Шестая партия: смола DION 9700-23,6 мас.ч; ПАПА-1,28; Куб. ТДИ - 2,56; УП 606/2-2,56 мас.ч.. Седьмая партия: DION 9700 - 23,6 мас.ч; ПАПА - 4,48; Куб. ТДИ -1,28; УП 606/2 - 0,64 мас.ч. Для определения модуля упругости были изготовлены образцы по ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) «Пластмассы. Метод испытания на растяжение» [116]. Тип образцов — 2, рис. 3.1. Испытания материала, а для анизотропных материалов в каждом из выбранных направлений приложения нагружения, проводятся с трех-пятикратной повторностью. В данном случае были взяты по три образца с направлением вдоль волокна, поперек волокна, перпендикулярно уложенным волокнам и под углом 45 к каждому направлению нагружения. Растяжение образца проводили на установке ИР 5046-5, рис. 3.2. и 3.3. Выбор применяемой для испытаний аппаратуры согласован с ГОСТ 11262-80. Установка обеспечивает раздвижение зажимов (1,0±0,5) % в минуту. При этом измерения удлинения имело погрешность 0,002 мм. Перед испытанием образцы кондиционировали по ГОСТ 12423-66 в течении 20 часов. Образцы были выполнены с толщиной 3,2 мм и длиной рабочей части =73 мм. Испытания проводились при температуре 23±2С и относительной влажности воздуха 50±5 %. Образец закрепляли в установку так, чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали с линией, соединяющей точки крепления зажимов установки ИР 5046-5.
Влияние наполнителя на физико-механические свойства
Участок орошения площадью 280,5 га с уклоном 0,005-0,02. Почвы участка темно-каштановые средне-суглинистые, маломощные. Исследование ко-лееобразования проводилось в начале, середине и конце поливного периода.
Данные исследований показывают, что после выдачи поливной нормы 400 м3/га, опорные колеса установки стандартной машины образуют колею глубиной 36-38 мм и шириной 150 мм. Ведущие колеса силовой тележки на этом агрофоне образуют колею глубиной 120-122 мм и шириной 265 мм.
Опорные колеса установки со стеклопластиковым трубопроводом образуют колею глубиной 20 мм, ведущие колеса силовой тележки образуют колею глубиной 105 мм и шириной 202-204 мм.
В начальный период эксплуатации установок (2-й полив), на поливе капусты, после выдачи поливной нормы 450-500 м3/га, колеса силовой тележки стандартной машины оставили колею глубиной до 86 мм, в конце поливного сезона она снизилась до 51 мм, (4-5 поливов). Глубина колеи от опорных колес установки в начале и конце сезона не превышала 20-30 мм, ширина колеи колебалась от 284 мм до 323 мм. Для машины со стеклопластиковым трубопроводом, после выдачи поливной нормы 450-500 м3/га, колеса силовой тележки оставили колею глубиной до 78 мм, в конце поливного сезона она снизилась до 40 мм, (4-5 поливов). Глубина колеи от опорных колес не превышала 10-20 мм, ширина колеи колебалась от 270 мм до 309 мм. Колебание ширины колеи образуемой ведущими колесами тележки можно объяснить действием осевых горизонтальных сил трубопровода, возникающих при качении опорных колес. Как для стандартной, так и для установки со стеклопластиковым трубопроводом, средние затраты времени на перемещение на последующие позиции при выдаче поливных норм от 400 до 500 м3/га, находится в пределах 2,5 мин. В начальный период полива время перемещения установки на следующую позицию примерно в 1,5 раза выше и составляет 4 мин. При обслуживании установок по переводу их на последующие позиции в среднем затрачивается около 11-19 % времени смены по хронометражным наблюдениям. Третья часть этого времени затрачивается на ожидание опорожнения трубопровода, табл. 4.4. При перекатывании трубопровода установки длиной 400 и 200 м на очередную позицию, после ее полива, происходит отставание силовой тележки от оси трубопровода за счет различного буксования ее колес и колес трубопровода. Наибольшее отставание силовой тележки наблюдалось на неуплотненной почве в начале поливного сезона. В этот первоначальный период полива подравнивание трубопровода необходимо проводить после смены каждой позиции для стандартной машины и после 3-4 позиций для машины со стеклопластико вым трубопроводом. Так, изучение частоты подравнивания показало, что максимальное искривление трубопровода между тремя опорами после смены 2-х позиций для стандартной машины составило 100-140 см, а после смены одной позиции — 75-95 см. В середине поливного сезона после 2-х-З-х поливов, необходимость выравнивания трубопровода требуется после смены 2-х - 3-х позиций. К концу поливного сезона необходимость выравнивания значительно снижается. Для машины со стеклопластиковым трубопроводом необходимость выравнивания снижается в 3-5 раз. Перекатывание трубопровода стандартной машины длиной 200 м свидетельствует о том, что выравнивание трубопровода следует проводить после смены 2-х — 3-х позиций. Исследования перемещения этого же крыла без подравнивания на 20 позиций показали, что происходит деформация колес трубопровода. Перекатывание машины длиной 200 м со стеклопластиковым трубопроводом показали значительно более ровный ход; необходимость перекатывания снизилась до 8-10 позиций. Результатами хронометражных наблюдений установлено, что технология подравнивания искривленного трубопровода экономична при проведении подравнивания от силового агрегата к концевым его частям, т.к. требует наименьших физических затрат, ибо трубопровод не имеет степени свободы по оси трубопровода в сторону агрегата, который служит неподвижной опорой. Поэтому компенсация его удлинения при выравнивании возможна только в противоположную сторону. Исследования по затратам ручного труда на выравнивание искривления трубопровода стандартной машины указывает на необходимость проведения подравнивания трубопровода после смены каждой позиции установкой. Так, например, после смены одной позиции оператор делает от 16 до 30 подъемов, опор для их перемещения, затрачивая на эту работу до 9 мин времени, а на проведение подравнивания после смены 2-3 позиций затрачивает от 20 до 40 мин, и выполняет от 50 до 150 подъемов опор, т.е. во втором случае оператор выполняет работу в 3 раза большую, с увеличением затрат времени до 30 мин или в 8 раз больше. Для машины со стеклопластиковым трубопроводом 10-12 мин затрачивается на подравнивание после 3-4 позиций, причем снижение веса машины значительно облегчает труд оператора. Затраты времени на перекатывание установки на первоначальную позицию в среднем составляют 2-3 часа для стандартной и 1,5-2 ч для машины со стеклопластиковым трубопроводом. Т.о. для стандартной машины 15-17% времени занимает подравнивание искривлений трубопровода. Для машины со стеклопластиковым трубопроводом затраты времени сократились до 3-4 %. Производительность крыла стандартной дождевальной машины «Волжанка» в смену составляет при поливной норме 400 м3/га - 0,18-0,22 га/см (для стандартной машины — 0,14-0,17 га/см). Расчетная производительность и для стандартной машины и для машины со стеклопластиковым трубопроводом входит в пределы экспериментальных значений. Использование установок круглосуточно в настоящее время практически не применяется из-за отсутствия на них электроосвещения и сигнализации опорожнения трубопровода.
В процессе эксплуатации трубопровод дождевальной машины подвергается периодическому изгибу-выпрямлению под действием распределенной нагрузки (массы воды), поэтому необходима количественная оценка сопротивления усталости.
Кривые усталости аппроксимируют двумя прямыми линиями: наклонной в диапазоне чисел циклов 104 - (1+-3)106 и горизонтальной или слабонаклонен-ной при N ( 1- 3)106 циклов. У всех материалов при повышенных температурах или наличии коррозии, включая атмосферную, при нормальной температуре и отсутствии коррозии у легких сплавов, пластмасс, в том числе для большинства стеклоармированных пластиков кривая усталости имеет ниспадающий характер без горизонтального участка.
