Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние планировки рисовых чеков 9
1.1. Основные требования к планировке рисовых чеков 9
1.2. Влияние точности планировки на урожайность риса и расход поливной воды 10
1.3. Динамика деформаций микрорельефов рисовых чеков 13
1.4. Обзор и анализ применяемых технологий планировочных работ 15
1.5. Обзор и анализ конструкций планировочных машин 18
1.5.1. Длиннобазовые планировщики 18
1.5.2. Короткобазовые планировщики .23
1.5.3. Общестроительные машины 28
1.6. Средства автоматизации землеройно-планировочных машин 32
Выводы по первой главе 36
2. Математическое моделирование и полевое исследование процесса выравнивания поля 38
2.1. Цель и задачи моделирования и исследования процесса планировки 38
2.2. Методика определения параметров неровностей поля и удельных объемов земляных работ 38
2.3. Обоснование модели и сравнительная оценка планирующих свойств землеройно-планировочных машин ..41
2.4. Обоснование модели и сравнительная оценка свойств автоматизированных землеройно-планировочных машин 46
2.4.1. Методика и результаты определения параметров лазерной системы автоматического регулирования 47
2.4.2. Моделирование и сравнительная оценка планирующих свойств автоматизированных землеройно-планировочных машин 54
2.5. Результаты полевых исследований автоматизированного процесса выравнивания поля 63
Выводы по второй главе 74
3. Полевые исследования автоматизированных технологий планировки рисовых чеков 76
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований технологий 76
3.2. Методика проведения полевых исследований технологий планировки рисовых чеков с применением различных комплектов планировочных машин с лазерным оборудованием 76
3.3. Технико-экономическая модель технологии планировочных работ 78
3.4. Результаты полевых исследований технологий планировки 84
3.4.1. Составление проектов планировки рисовых чеков 84
3.4.2. Типовые технологические операции 84
3.4.3. Автоматизированная капитальная планировка скреперами 85
3.4.4. Автоматизированная капитальная планировка клин-планировщиком...91
3.4.5. Автоматизированная капитальная планировка короткобазовыми планировщиками 96
3.4.6. Автоматизированная эксплуатационная планировка короткобазовым планировщиком 101
Выводы по третьей главе 104
4. Рекомендации по применению автоматизированных технологий планировки рисовых чеков . 106
4.1. Обоснование выбора параметров ЛСАР 106
4.2. Обоснование выбора конструкции планировочной машины 107
4.3. Рекомендуемые автоматизированные технологии планировки 109
4.4. Экономическая эффективность рекомендуемых технологий планировки 111
4.5. Потребность парка машин ... 111
5. Общие выводы... 114
6. Список используемой литературы 116
7. Приложение 122
- Влияние точности планировки на урожайность риса и расход поливной воды
- Обоснование модели и сравнительная оценка планирующих свойств землеройно-планировочных машин
- Технико-экономическая модель технологии планировочных работ
- Потребность парка машин
Введение к работе
Диссертация посвящена совершенствованию технологий планировки рисовых чеков на основе их технико-экономических исследований с использованием математического моделирования процесса взаимодействия землерой-но-планировочных машин, оборудованных лазерными системами управления, с выравниваемой поверхностью.
Актуальность работы Мировая и отечественная практика орошаемого земледелия доказала, что качественно спланированная поверхность поля является одним из главных факторов получения устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур при экономии поливной воды. Проведение точной планировки становится все более актуальным в последнее время, так как требования к выравниванию поверхности рисовых чеков повышаются и вместо точности ±5см необходимо вводить в практику точность ±3см. По данным Величко Е.Б. и Шумакова Б.Б. урожайность риса при колебании неровностей чека, спланированного с точностью +3см, в 1,5-1,6 раза выше, чем при неровностях в пределах +5см, т.е. повышение точности планировки на ±2см дает прибавку урожайности на 19,9ц/га и экономию поливной воды 1621м3 на тонну риса.
Эксплуатационная планировка, в настоящее время, проводится длинноба-зовыми планировщиками, не имеющими систем автоматического управления, что не позволяет обеспечить требуемую точность. Применение лазерных систем автоматического регулирования рабочим органом по высоте (ЛСАР) дает возможность использовать более легкие и маневренные короткобазовые планировщики и достигать точности планировки ±3см.
При выполнении капитальной планировки используют различные технологии, но их применение страдает отсутствием единого подхода к выбору типа и состава машин. Решение этой проблемы становиться чрезвычайно своевременным, поскольку по оценке ГНУ ВНИИРиса около 70% существующих рисовых систем остро нуждаются в капитальной планировке. Учитывая, что в России к настоящему времени по данным НИИТЭИагропром площади посевов риса составляют 170 тыс.га, то проведение точной планировки дополнительно может дать примерно 21,7 тыс. тонн риса ежегодно.
Усовершенствованные технологии планировки на основе повышения ее точности при снижении материальных, трудовых и временных затрат позволит улучшить производство риса в Краснодарском крае, Калмыкии, Дагестане, Ростовской, Астраханской, Ставропольской областях и на Дальнем Востоке. В странах ближнего (Украина, Казахстан, Узбекистан) и дальнего зарубежья (Болгария, Индия, Корея и Китай) вопросы снижения затрат на производство риса за счет применения новых высокопроизводительных автоматизированных технических средств также имеют важное значение.
| ЮС НАЦИОНАЛЫ**» I
| БИБЛИОТЕКА, }
Цель и задачи работы Цель работы - совершенствование технологий планировки рисовых чеков на основе их технико-экономических исследований с использованием предлагаемой математической модели автоматизированного процесса планировки.
Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи:
провести сбор и анализ информации о микрорельефе рисовых чеков;
оценить выравнивающую способность различных типов землеройно-планировочных машин;
определить основные параметры лазерной системы автоматического регулирования рабочим органом по высоте (ЛСАР);
разработать математическую модель непрерывного технологического процесса выравнивания неровностей поверхности землеройно-планировочной машиной с ЛСАР;
провести полевые исследования различных технологий капитальной и эксплуатационной планировок рисовых чеков;
оценить технико-экономические результаты полевых исследований различных технологий планировки;
разработать рекомендации по использованию в различных условиях усовершенствованных технологий планировки рисовых чеков с применением автоматизированных машин.
Методика исследований При выполнении теоретических исследований использовались методы математического моделирования, теории автоматического управления и основные положения статистической динамики.
При проведении полевых исследований различных технологий применялся метод производственной апробации с применением автоматизированных землеройно-планировочных машин в рисосеящих хозяйствах Краснодарского края.
Регистрация исследуемых параметров ЛСАР проводилась методами лабораторных и полевых измерений с применением специальной электронной и лазерной аппаратуры.
Технологические параметры определялись инструментальными замерами и хрономегражными наблюдениями.
Для обработки экспериментальных данных использовались методы корреляционного и спектрального анализа.
Достоверность основных выводов подтверждается сходимостью результатов теоретических исследований с результатами экспериментальных полевых и лабораторных данных.
Научная новизна заключается в нижеследующем. Использован системный подход к исследованию процесса планировки. Впервые предлагается модель процесса выравнивания, состоящая из трех подсистем: микрорельеф чека - планирующая машина - ЛСАР;
Установлены зависимости изменения микрорельефа поверхности рисового чека от планирующей способности землеройно-планировочных машин;
Обоснован выбор наиболее перспективных конструкций землеройно-планировочных машин и основных параметров ЛСАР на основе оценки планирующей способности;
Разработана и впервые апробирована технология капитальной планировки рисовых чеков с применением автоматизированных скреперов;
Разработана технико-экономическая модель, устанавливающая зависимость экономической эффективности от средней стоимости риса-сырца, прибавки урожайности риса при повышении качества планировки, стоимости подготовительных и планировочных работ;
Предложены критерии выбора оптимального комплекта землеройно-планировочных машин, оборудованных лазерными системами, в зависимости от условий работ.
На защиту выносятся:
математическая модель процесса выравнивания неровностей поверхности чека, состоящая из трех подсистем: микрорельеф чека - планирующая машина - ЛСАР;
сравнительная оценка планирующей способности различных землеройно-планировочных машин;
технология капитальной планировки рисовых чеков с применением скреперов, оснащенных ЛСАР;
усовершенствованные технологии капитальной планировки рисовых чеков с применением автоматизированных машин: клин-планировщика и скреперов, короткобазовых планировщиков и скреперов;
технология эксплуатационной планировки рисовых чеков с применением автоматизированных короткобазовых планировщиков;
технико-экономическая модель технологий планировки рисовых чеков.
Практическая ценность
Пракгическая ценность заключается во внедрении усовершенствованных технологий с применением лазерных средств автомаїизации машин в передовых рисосеящих хозяйствах Краснодарского края. Технология капитальной планировки с применением автоматизированных полуприцепных скреперов внедрена в колхозе им. XXII съезда КПСС на спланированной площади 165га. Технология передана для внедрения в хозяйства ЗАО «Прикубанский» и ЗАО «Сладковское».
На технологию капитальной планировки с применением автоматизированных короткобазовых планировщиков и скреперов, которая отработана на площади 150га в рисосеящем хозяйстве РГПЗ «Красноармейский», получен патент РФ на изобретение № 2229216 «Способ планировки орошаемых земель». Технологические процессы капитальной планировки с применением автоматизированного клин-планировщика апробированы в хозяйстве ЗАО «Новопетровское», где площадь спланированных чеков составила 145га.
Технология высокоточной (±3см) эксплуатационной планировки с применением автоматизированного короткобазового планировщика внедрена в опытном хозяйстве ФГУ ОП ЭСП «Красное» на площади 179га.
Апробация работы
Результаты исследований технологий использованы при составлении отчета УГП «Инженерный центр «Луч» о внедрении научно-технической продукции по договору с Департаментом мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Министерства сельского хозяйства Российской Федерации за №20-01-ЗВ от 10.01.2001г.
Основные результаты исследований докладывались на заседаниях научно-технических конференций, проводимых ежегодно в Московском государственном университете природообустройства в период 1997-2002іг, а также в 2002г. на международных конференциях в Московском государственном горном университете (МГГУ) и во ВНИИГиМ.
Основные теоретические разработки прошли практическую проверку в ри-сосеящих хозяйствах Краснодарского края.
Публикации По материалам диссертационных исследований опубликовано 11 печатных работ в период 1999-2004гг.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 122 страницах и содержит 41 таблицу, 51 рисунок, список используемой литературы из 112 наименований и приложений на 18 страницах
Влияние точности планировки на урожайность риса и расход поливной воды
При проектировании и выполнении строительной или капитальной (ре-монтно-восстановительной) планировки рисовых чеков следует руководствоваться ниже перечисленными наиболее важными требованиями [12, 14]: планировку рисовых чеков следует выполнять под горизонтальную плоскость; колебания неровностей спланированной поверхности рисовых чеков после замочки и устранения послеосадочных деформаций по строительным нормам и правилам не должны выходить за пределы ±5см; последние рекомендации повышают требования к точности автоматизированной планировки рисовых чеков до ±3см [17]; допустимые величины срезок почвы должны приниматься исходя из типа почвы и мощности горизонтов; допустимые величины срезок и насыпей плодородного слоя почвы не должны превышать 35-40 см, т.к. снижение плодородия почвы на срезках компенсируется его повышением на насыпях, а общее плодородие почв на всей спланированной площади не снижается [15]; в зонах планируемых участков, где срезка и насыпи превышают допустимые величины, предусматривается предварительное снятие и последующее восстановление почвенного слоя; мощность предварительно снимаемого и восстанавливаемого почвенного слоя принимается равной глубине основной обработке (вспашке) почвы; при составлении рабочих чертежей планировки учитывается коэффициент превышения проектного объема срезок почвогрунта над объемом насыпи, который, как правило, принимается от 3 до 15% (вследствие потерь грунта при транспортировке, раздувания грунта ветром, образования призм волочения, уплотнения почвенного слоя и общей осадки выравниваемой поверхности в результате многократных проходов машины); - удельные объемы земляных работ и дальность перемещения грунта должны определяться математическими методами; - рабочие чертежи планировки должны содержать: - общие сведения о расположении рисового чека, включая наименование хозяйства, отделения, номера карт и чеков, площади чеков и др.; - отметки и соответствующие координаты точек плановой и высотной привязки проекта планировки; - отметки существующей и проектной поверхности по сетке квадратов 20x20м; - рабочие отметки срезок и насыпей; - коэффициент соотношения проектных объемов срезок и насыпей; - места предварительного снятия и последующего восстановления плодородного слоя почвы и объемы работ; - объемы, дальности и указатели маршрутов перемещения грунта. 1.2. Влияние точности планировки на урожайность риса и расход поливной воды Технология точной планировки поверхности рисовых чеков является важным фактором, оказывающим значительное влияние на агротехнологию производства риса. Сохранение и поддержание высокой точности ±3см спланированной поверхности рисовых чеков позволяет [7, 8]: - улучшить состояние почвы при полном и равномерном насыщении ее водой путем выдержки заданной глубины затопления в 2-3см; - управлять продолжительностью вегетационного периода путем поддержания температурного режима среды обитания риса на всей площади чека; - снизить расход оросительной воды, что приводит к уменьшению объемов работ по очистке каналов от заиления и к увеличению эффективности применения емкостей регулирующих водохранилищ; - понизить нормы сева семян на 20-30% за счет роста полевой всхожести в при отсутствие глубоких микропонижений, где проростки риса погибают и продолжительность вегетационного периода при густоте растений 250-300 шт/м уменьшается на 8-12 дней; - уменьшать ежегодный прирост объемов планировочных работ, что сократит число проходов планировщика по полю и снизит уплотнение грунта; - исключить интенсивность предуборочного полегания риса, что неразрывно связано с глубиной затопления и объясняется рыхлым строением подводной части соломины, а при точности ±3см полегание отсутствует полностью [12]; - снизить износ уборочных машин, вызываемый дефектами рельефа рисовых чеков и неравномерностью просушки почвы; - эффективно бороться с болезнетворными насекомыми (рисовым комариком, щитневым рачком и другими вредителями) путем кратковременных сбросов воды и просушки почвы на всей площади рисового чека; - сократить рост и расширение видового состава сорняков, что позволит снизить расход или оказаться от применения ядохимикатов и получать экологически чистую продукцию риса. Многолетними исследованиями, проведенными в Краснодарском крае, установлено, что урожайность риса при колебаниях отметок чека в пределах ±3см в 1,5 раза выше, чем при отклонениях ±5 см. При этом затраты поливной воды сокращаются в 1,6 раз. На практике применяют два подхода определения зависимости урожайности риса от показателя, характеризующего микрорельеф поверхности поля.
График зависимости (рис. 1.1.) был установлен Величко Е.Б. и Шумаковым Б.Б. [7]. Достоинством графика является определение взаимосвязи прироста урожайности риса и расхода воды от качества спланированной поверхности чека. Недостаток такой зависимости в том, что при точности планировки менее ±2см урожайность риса стремиться к бесконечности. Другая зависимость разработана позже в ВНИИРиса проф. Поповым В.А. (рис.1.2.).
Обоснование модели и сравнительная оценка планирующих свойств землеройно-планировочных машин
Проводят аналогичные отсчеты, поворачивая лазерный передатчик вокруг оси, перпендикулярной к горизонту на 90, 180 и 270. Разница отсчетов не должна превышать величину, указанную в паспорте. При разнице отсчетов превышающих требуемую точность, проводят юстировку передатчика после чего измерения повторяют.
Проверка зоны нечувствительности фотоприемного устройства и дальности регистрации лазерного луча
Проверка проводится при безветренной погоде, различной внешней освещенности в диапазоне , на различных расстояниях от передатчик от Юм и далее через каждые 50-100м до максимального. Приводят в рабочее положение передатчик и фотоприемное устройство. Вводят фотоприемник в луч. При этом на индикаторе загорается средняя лампочка «Луч», но не горят лампочки "вверх", "вниз". Наблюдая за показаниями лампочек пульта управления, плавно перемещают фотоприемник по геодезической рейке вверх или вниз до момента изменения показаний пульта управления. По геодезической рейке регистрируют отсчеты верхнего и нижнего момента изменений показаний индикатора с точностью ±1мм. Разница в крайних отсчетах является величиной зоны нечувствительности. Максимальное расстояние от передатчика до фотоприемника, при котором последовательно загораются все лампочки пульта управления и обеспечивается устойчивая работа фотоприемного устройства, является максимальной допустимой дальностью регистрации лазерного луча.
Проверка стабильности положения опорной плоскости во времени Проверку производят при безветренной солнечной погоде при установке штатива передатчика на грунт. Время испытаний - световой день (от восхода до захода солнца). На местности намечают две контрольные точки, расположенные на расстоянии 200м друг от друга. Устанавливают передатчик в точке 1 в рабочем положении. На точке 2 устанавливают геодезическую рейку, а центр фотоиндикатора на высоте, когда фиксируется его среднее положение. Через каждый час по фотоиндикатору определяют изменения высоты опорной плоскости. Разница высот за все время наблюдений не должна превышать паспортных данных. Проверка продолжительности работы лазерного передатчика во времени Проводят полную зарядку аккумуляторных батарей с помощью блока подзарядки от электрической сети напряжением 220В в течение 15часов. Вставляют аккумуляторные батареи в лазерный передатчик и приводят его в рабочее положение. Замеряют время работы лазерного передатчика при максимальной скорости вращения головки.
Проверка углового диапазона автоматической отработки горизонта опорной плоскости На столе при помощи квадранта устанавливается горизонтально плоская доска с тремя болтами, на нее ставится лазерный передатчик и приводится в рабочее положение. На расстоянии не менее 50м устанавливается фотоиндикатор с геодезической рейкой. С помощью фотоиндикатора фиксируют высоту луча лазера и отмечают смещение луча по высоте. Вращая один болт по часовой стрелки до момента выключения лазерного передатчика, замеряют начальный угол выключения лазерного передатчика при помощи квадранта. Вращая болт против часовой стрелки до момента включения лазерного передатчика, замеряют начальный угол включения лазерного передатчика при помощи квадранта. Вращая болт против часовой стрелки до момента выключения лазерного передатчика, замеряют конечный угол выключения лазерного передатчика при помощи квадранта. Вращая болт по часовой стрелки до момента включения лазерного передатчика, замеряют конечный угол включения лазерного передатчика при помощи квадранта. Аналогично проводят измерения при повороте лазерного передатчика на 90. Проверка стабильности положения опорной плоскости при воздействии на передатчик ветровых нагрузок Проверку проводят при скорости ветра в диапазоне 2-10м/сек, при установке штатива передатчика на грунт. Устанавливают штатив передатчика на грунт и приводят его в рабочее положение. Устанавливают фотоприемное устройство на максимальном рабочем расстоянии от передатчика, указанном в паспорте на ЛОС, а центр фотоприемника - на лазерную плоскость. Определяют силу ветра в районе нахождения передатчика. В течение Юминут контролируют по показания лампочек пульта управления. Выход луча из зоны нечувствительности фиксируется по загоранию лампочек "вверх" или "вниз". Аналогично проводят измерения при установке передатчика на пост. Проверка стабильности положения опорной плоскости при воздействии на передатчик вибрации почвы В безветренную погоду устанавливается лазерный передатчик на металлический штатив и приводится в рабочее положение. На максимальном рабочем расстоянии, указанном в паспорте, устанавливают фотоприемное устройство в середине зоны нечувствительности в рабочем положении. На расстояниях от передатчика 50м, 40м, 30м, 20м, 10м на различных скоростях пропускают трактор с планировщиком. В момент прохода трактора на индикаторе фиксируют изменение его показаний и определяют минимальное допустимое расстояние прохода трактора от передатчика. Аналогично проводят измерения при установке передатчика на металлический пост. Проверка максимально допустимой скорости перемещения фотоприемника относительно лазерной плоскости Вручную перемещают фотоприемник по геодезической рейке перпендикулярно лазерной плоскости со скоростями в диапазоне 10-70см/сек. По показанию лампочек пульта управления фиксируют запоминание направления выхода луча. Измерение скорости перемещения производят при помощи секундомера и геодезической рейки в выбранном диапазоне. Максимальная скорость перемещения, при которой обеспечивается устойчивая "память", является максимально допустимой скоростью перемещения фотоприемника.
Технико-экономическая модель технологии планировочных работ
Прибавка урожайности определяется как разность между проектной урожайностью на чеках с отклонениями до 3 см - 62,6 ц/га [8] и проектной урожайностью каждого чека без планировки. Таким образом, выбиралось среднее значение прибавки урожайности. Проектная средняя прибавка урожайности риса после планировки с точностью ±3см составляет 12,8 ц/га при экономии поливной воды 1392м3/т. Средний удельный объем земляных работ на рисовых чеках составляет 147м3/га. В каждом хозяйстве просчитывались в среднем по 200га - это примерно 25-30 чеков (табл.ЗЛ).
Годовая экономическая эффективность планировки рисовых чеков определяется по выражению: где Псму - сменная производительность, которую выбирают малую і-той машины j-того типового комплекта технологии планировочных работ; Тру - количество смен работы в году выбирают большую соответственно І-той машины j -того типового комплекта технологии планировочных работ. Общий экономический эффект планировки рисовых чеков с применением типового комплекта машин и лазерного оборудования определяется по выражению: где Т п - периодичность проведения планировочных работ; Кс — коэффициент снижения прибавки урожайности риса в течение 5 лет равный 2,2, в т.ч. на второй год на 40% и каждый последующий год на 20-10% за счет деформации первоначально спланированной поверхности чеков. По приведенной в главе 3.2 методике выполнены полевые исследования различных технологий планировки рисовых чеков в хозяйствах Краснодарского края. В период исследований изучался имеющийся опыт проведения планировочных работ рисосеящих хозяйств. В передовых хозяйствах (РГПЗ «Красноармейский», ФГУ ОП ЭСП «Красное» и колхозе им. XXII съезда КПСС) внедрены разработанные автоматизированные технологии, основанные на принципиально новом лазерном оборудовании, которое состоит из: лазерных передатчиков L-600 (LP-30), фотоприемных ФПУ-5К (ФПУ-6) и электрогидравлических ЭГУ-2М (ЭГУ-ЗМ) устройств. Планировка рисовых чеков проводится по проекту, который составляется на основании съемки и расчета объемов земляных работ. В проекте отражены места срезки и насыпи и схемы перемещения грунта с привязкой к средней плоскости рисового чека. Проект передают машинистам ведущих автоматизированных машин. Рассмотрим типовые технологические операции, которые присущи всем технологиям планировки. Установка лазерного передатчика на местности. Перед работой землеройно-планировочной лазерный передатчик 1 (рис.3.1), как правило, устанавливается в середине чека на специальном металлическом посту и формирует лазерную круговую горизонтальную опорную плоскость 2. Высота установки принимается так, чтобы землеройные машины не пересекали лазерную опорную плоскость, то есть на Ьл=20-40 см выше верхней точки кабины используемого трактора при его нахождении в зоне нулевых работ. Установка рабочих органов землеройно-планировочных машин на чеке. Режущая кромка рабочего органа автоматизированной машины устанавливается на поверхность чека в местах понижений, чтобы исключить вдавливание его в грунт при нахождении проектной плоскости. Так проектная плоскость располагается выше места понижения на чеке, а рабочий орган при фиксации фотоприемника будет находиться в подвешенном состоянии (рис.3.1.). Установка фотоприемников на лазерную опорную плоскость. Высота установки оптического центра фотоприемника относительно верхнего конца телескопической стойки, закрепленной над режущей кромкой рабочего органа машины, определяется по формуле (рис.3.1.): пу = Ну-Дпр-Нм (3.21), где Ну - высота установки лазерной опорной плоскости относительно временного репера; Дпр — проектная отметка чека, указанная в картограмме; Нм - постоянная высота между нижней режущей кромкой рабочего органа машины и верхним концом телескопической стойки.
Технологии планировки рисовых чеков определялись по ведущей автоматизированной землеройно-планировочной машине, от которой зависит состав всего комплекта машин и лазерного оборудования. К ведущим автоматизированным машинам относятся - короткобазовый планировщик ДЗ-603, клин-планировщик КПУ-4 и скрепер ДЗ-87-1. Исследования проводились по технологии, применяемой в рисосеящем колхозе им. XXII съезда КПСС. Бригада по капитальной планировке рисовых чеков состоит из двух полуприцепных скреперов ДЗ-87-1 (рис.3.2.), оснащенных фотоприемными и электрогидравлическими устройствами.
Потребность парка машин
Выбор рациональной технологии планировки зависит от многочисленных факторов, поэтому каждое рисосеящее хозяйство в зависимости от технической оснащенности и экономического состояния самостоятельно определяет приемлемость эффективной технологии. Для характеристики различных технологий и их сравнительного анализа разработаны критерии обоснования выбора рационального применения типового комплекта землеройно-планировочных машин и лазерного оборудования.
Применение лазерных систем автоматического регулирования высотным положением рабочего органа машины обеспечивает высокую точность спланированной поверхности чеков. На основании теоретических и экспериментальных исследований автоматизации планировщика, описанных в главах 2 и 3, установлены основные параметры ЛСАР и представлены в табл. 4.1. Рекомендуемая зона нечувствительности определена на основе экспериментальных данных (глава 2.4.) с учетом времени срабатывания ЛСАР при номи 106 нальной частоте вращения луча 10Гц и является достаточной для обеспечения точности планировки ± 2 3 см. Дальность регистрации лазерного луча 300м обеспечивает работу планировщиков на площади 28га, т.е. на 3-4 рисовых чеках одновременно. Продолжительность работы лазерного передатчика без подзарядки позволяет выполнять планировку непрерывно в 3 смены. Скорость перемещения и угол наклона фотоприемника относительно лазерной опорной плоскости сохраняют достоверность сигналов при значительных динамических колебаниях рабочего органа машины в процессе планировки. 4.2. Обоснование выбора конструкции планировочной машины. Выбор конструкции землеройно-штанировочной машины определяется следующими основными критериями: планирующая способность, универсальность, металлоемкость, мобильность и маневренность. Планирующая способность планировщика определяется его амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), которая отражает отношение средней амплитуды спланированных неровностей поля к средней амплитуде неровностей до его прохода в зависимости от длины неровности и характеризует качество работы планирующей машины. Установлено, что; чем ближе к оси абсцисс расположена кривая АЧХ машины, тем выше точность планировки после ее прохода. Результаты сравнительной оценки различных типов землеройно-планировочных машин сведены в таблицу 4.2. и выделяют наиболее перспективные модели: - выполнение эксплуатационной высокоточной ±2,5см планировки рекомендуется выполнять короткобазовыми планировщиками типа ДЗ-603 и ПАУ-1, т.к. они с системой лазерной автоматизации превосходят длинно-базовые модели по своей планирующей способности; - капитальную планировку с точностью ±3см рекомендуется выполнять автоматизированным полуприцепным скрепером типа ДЗ-87-1, который отличается среди общестроительных машин своей лучшей планирующей способностью. Универсальность землеройно-планировочной машины позволяет выполнять качественно различные технологические операции по выравниванию поля. Среди различных землеройно-планировочных машин скрепер является наиболее универсальным в осуществлении всех видов планировочных работ (срезке грунта в местах повышений, транспортировке и отсыпке его в местах понижений). Срезку и отсыпку грунта под проектную плоскость рекомендуется выполнять в автоматическом режиме управления рабочим органом. При этом отсутствует необходимость в применении каких-либо дополнительных машин в процессе выравнивания поля. Металлоемкость землеройно-планировочной машины оказывает влияние на энергетические и экономические затраты. Анализ конструкций и полевые исследования показали, что короткобазовые планировщики менее металлоемки (табл.4.3.) по сравнению с длиннобазовыми, среди общестроительных машин менее металлоемок полуприцепной (прицепной) скрепер (табл.4.3.), чем бульдозер и автогрейдер. Мобильность и маневренность землеройно-планировочных машин определяют время передвижения до объекта работ и качество выравнивания крайних полос и углов рисовых чеков. Среди планировщиков более маневренны короткобазовые, чем длиннобазовые модели (табл.4.3.). Среди универсальных машин скрепер мобильнее бульдозера и маневреннее автогрейдера. 1 Рекомендуемые технологические схемы капитальной планировки рисовых чеков ТС-1, ТС-2 и ТС-3 (рис.4.1.) определены по типу ведущей землеройно-планировочной машины, от которой зависит состав всего комплекта машин и лазерного оборудования. К таким ведущим автоматизированным машинам относятся: короткобазовый планировщик ПАУ-2 (ДЗ-603Л), клин-планировщик ПК-1 (КПУ-4) и скрепер ДЗ-87-1 (ДЗ-77А). Для повышения точности планировки рекомендуется оснащать лазерной системой автоматического управления все машины, входящие в состав типовых комплектов.
Технология эксплуатационной планировки ТС-4 (рис.4Л.) выполняется автоматизированным короткобазовым планировщиком типа ПАУ-2 (ДЗ-603Л). Поскольку часть рисосеящих хозяйств применяет длиннобазовые планировщики типа Д-719 (П-2,8), то для повышения точности выравнивания полей рекомендуется автоматизировать их лазерными системами управления.
