Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние мелиоративных каналов. способы борьбы с сорной растительностью 9
1.1. Влияние водной растительности на гидравлические характеристики и мелиоративное состояние каналов 9
1.2. Характеристика растительности, распространенной на каналах и водоемах мелиоративных систем 15
1.3. Способы проведения работ по уходу за каналами при эксплуатации гидромелиоративных систем 18
1 4. Основное уравнение эжектора при работе на гидросмеси 21
1.5. Применение фрез для срезания и измельчения растительности при работе в подводных условиях 25
1.6. Применение водяного гидропривода для вращения фрезы 33
1.7. Выводы и задачи исследования 37
2. Теоретическое обоснование параметров турбоэжекторного устройства и методика его расчета 38
2.1. Турбоэжекторное окашивающее устройство для ухода за мелиоративными каналами 38
2.2. Обоснование геометрических и кинематических параметров экспериментальных фрез 41
2.2.1. Выбор типа фрез 41
2.2.2. Число ножей 40
2.2.3. Угол резания 50
2.2.4. Задний угол 51
2.2.5. Скорость резания
2.2.6. Угол установки ножа в плане Г-образной фрезы
2.2.7.Анализ математических моделей конусной фрезы с различными режущими парами. Определение угла установки ножа в плане «конусной» фрезы 61
2.2.7.1. Конусная фреза с прямолинейными ножами 61
2.2.7.2.Конусная фреза с параболическим ножом 70
2.2.7.3. Конусная фреза с гиперболическим ножом 75
2,2.7.4 Конусная фреза с эллиптическим ножом 80
2.3. Параметры многоступенчатой турбины для привода фрезы 82
2.4. Расчет турбоэжекторного окашивающего устройства для ДДН-100 86
2.4.1. Расчет эжектора кольцевого типа 86
2.4.2. Расчет фрезы для окашивающего устройства 92
2.4.3. Подбор серийной многоступенчатой турбины 97
3. Программа и методика проведения экспериментальных исследований турбо эжекторного окашивающего устройства 101
3.1. Программа исследований работы ТЭОУ
3.2. Методика проведения экспериментов
3.2.1 Методика проведения эксперимента по определению эффективности работы экспериментальных фрез 102
3.2.2. Методика лабораторных испытаний ТЭОУ 107
3.2.3. Методика натурных испытаний ТЭОУ на базе ДДН-100... 113
4. Результаты проведенных исследований 118
4.1. Оценка влияния водно-растительной среды на работу экспериментальных фрез в подводных условиях 118
4.2. Исследование напорно-расходной характеристики ТЭОУ. 122
4.3.Оптимизация рациональных приемов работы ТЭОУ в канале
4.4. Исследование напорно-расходной характеристики ТЭОУ при натурных испытаниях на базе ДЦН-100 130
4.5. Внедрение турбоэжекторного окашивающего устройства... 132
4.6. Экономическая эффективность от внедрения турбоэжекторного окашивающего устройства 132
Общие выводы и рекомендации производству 138
Литература 141
Приложения 152
- Характеристика растительности, распространенной на каналах и водоемах мелиоративных систем
- Способы проведения работ по уходу за каналами при эксплуатации гидромелиоративных систем
- Обоснование геометрических и кинематических параметров экспериментальных фрез
- Методика проведения эксперимента по определению эффективности работы экспериментальных фрез
Введение к работе
Актуальность работы. После распада СССР мелиоративные системы на территории Российской Федерации в большинстве своем пришли в упадок в результате недостаточного финансирования эксплуатационных мероприятий планового порядка. Сегодня большинство хозяйств, имеющих в своем пользовании орошаемые площади, находятся перед проблемой сохранения и реконструкции каналов внутрихозяйственной сети. Одним из эксплуатационных приемов, способствующих длительному поддержанию проектных характеристик мелиоративных каналов, является их регулярная очистка от отложившихся наносов, скашивание и удаление сорной растительности из русла каналов.
На юге России, а именно, на территории Краснодарского края, Ростовской области и Ставропольского края, проблема зарастания сорной растительностью дна и откосов грунтовых каналов стоит наиболее остро в связи с благоприятными климатическими условиями для произрастания растительности и длительностью вегетационного периода.. В таких условиях необходимо окашивать канал минимум два раза за поливной период. Поэтому окашивание и удаление растительности из канала без вывода его из работы представляется актуальной задачей на пути совершенствования оборудования и технологий, применяемых для окашивания и очистки каналов от сорной растительности.
Целью настоящей работы является совершенствование способов очистки мелиоративных каналов турбоэжекторным окашивающим устройством (ТЭОУ) на базе серийной насосно-силовой установки дождевальной машины ДДН-100. В диссертационной работе была поставлена и решена задача создания и исследования турбоэжекторного устройства, способного эффективно окашивать, измельчать и удалять сорную растительность из канала в едином цикле. Кроме того, решена задача совершенствования способов ведения очистных работ в условиях эксплуатации мелиоративных систем.
Задачами исследований в соответствии с поставленной целью являются:
- разработка режущих элементов для различных условий работы ТЭОУ;
-обоснование скоростного режима резания и измельчения растительности в
подводных условиях;
- исследование и получение характеристик работы экспериментальных фрез в
лабораторных условиях;
:. НАЦИОНАЛЬНАЯ /
ВНБЛМОТЕКА I
- апробирование совмещения геометрических и кинематических параметров экспериментальных фрез с гидродинамическими параметрами эжектирования с помощью ТЭОУ в лабораторных и натурных условиях;
- определение рациональных способов работы по очистке канала от растительности переоборудованной дождевальной машиной ДЦН-100.
Научная новизна.
Получены уравнения линий лезвий ножей экспериментальных фрез и представлены в параметрической форме; исследованы процессы скашивания, отрыва, смятия и измельчения водной растительности натурными образцами разработанных фрез. На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснован принцип скоростного резания и измельчения сорной растительности в подводных условиях Разработана методика расчета, которая позволяет спроектировать турбоэжекторное окашивающее устройство на заданную производительность по растительности в различных условиях работы.
Практическая значимость работы. Разработано, создано и исследовано турбоэжекторное окашивающие устройство, отличающиеся от существующих принципиально новым подходом к процессу очистки мелиоративных каналов в едином цикле, срезание растительности, ее измельчение, удаление из канала вместе с водой в виде гидросмеси и подачей ее на приканальную полосу.
Созданы конструкции фрез с подвижными и неподвижными ножами,» позволяющие исключать закручивание растительности в «жгут» и обеспечивающие необходимое измельчение. Исследована эффективность их применения.
Предложена технология процесса очистки канала от растительности на 97%, обеспечивающая восстановление пропускной способности до проектных параметров.
Реализация работы. В Федеральном государственном унитарном предприятии совхозе «Южные культуры» внедрена гидромеханическая очистка каналов дренажной системы Нижнее-Имеретинской долины с помощью турбоэжектор-ного окашивающего устройства в 2001г.
Методы, использованныев процессе исследований. Для решения поставленных задач использован комплексный метод, включающий анализ результатов лабораторных и натурных исследований экспериментальных фрез для тубо-эжекторного окашивающего устройства на базе ДЦН-100.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Конструкция турбоэжекторного окашивающего устройства для очистки
каналов внутрихозяйственной сети от сорной растительности, (турбоэжектор-
ное окашивающее устройство является дополнительным сменным оборудова
нием, агрегатируемым с серийной насосно-силовой установкой дождевальной
машины ДЦН-100).
2. Методика расчета и основы конструирования турбоэжекторного уст
ройства для окашивания и очистки мелиоративных каналов.
-
Скоростной режим срезания и измельчения растительности в подводных условиях, позволяющий обеспечить эффективное скашивание до 97% сорной растительности с величиной измельчения от 2,5см до12см, пригодной для удаления и транспортировки по трубопроводу методом гидромеханизации.
-
Технологические процессы производства работ при очистке каналов от сорной растительности с использованием турбоэжекторного устройства. Применение апробированного способа позволяет эффективно очищать русла каналов за два прохода ТЭОУ с заменой фрез. Первый проход — срез стоящей на корню растительности с помощью фрезы Г - образного типа. Второй проход — измельчение и удаление плавающей на поверхности воды растительности с помощью фрезы «конусного» типа.
В результате исследований:
разработано турбоэжекторное окашивающее устройство, в котором для привода фрезы используется осевая многоступенчатая турбина;
оптимизированы геометрические и кинематические параметры экспериментальных фрез, удовлетворяющие условиям подводной срезки и измельчения растительности;
определены оптимальные соотношения» измельченной растительности и воды в гидросмеси при работе турбоэжекторного окашивающего устройства в мелиоративном канале;
разработана методика расчета турбоэжекторного окашивающего устройства, позволяющая определять необходимые параметры в различных производственных и эксплуатационных условиях.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (Куб ГАУ) в 1996, 1997, 1998, 2000, 2001 и 2002 годах. В полном объеме работа обсуждалась на расширенном заседании кафедры строительства и эксплуатации водных объектов Куб ГАУ в 2002г.
Публикации. По результатам работы опубликовано 6 научных статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и предложений производству, списка используемых источников и приложений.
Общий объем работы 214 страниц машинописного текста, в том числе две таблицы, 45 рисунков, 62 страницы приложений. Список литературы из 120 наименований, из них 2 зарубежных.
Работа выполнена в период обучения в очной аспирантуре на кафедре строительства и эксплуатации водных объектов Кубанского государственного аграрного университета в 1995-1999гг.
Характеристика растительности, распространенной на каналах и водоемах мелиоративных систем
Исследования, проведенные на водоемах Краснодарского края, позволили установить, что количество растений, произрастающих по берегам и на дне водоемов, чрезвычайно велико [69, 83]. По биологическим признакам растения можно разделить на однолетние и многолетние - корневищные, корнеотпрысковые, ползучие и т.д. По месту произрастания растительность разделена на три яруса. Первый ярус образуют растения, располагающиеся на дне водоема. Они погружены в воду полностью или нижней частью стебля и относятся к мягкой растительности. Второй ярус образуют растения, располагающиеся на смоченной части откосов. Этот ярус отличается наибольшим разнообразием видов мягкой и жесткой, грубостебельной растительности. Третий ярус образуют растения, располагающиеся на сухой части откосов каналов и прибрежной части водоемов, каналов и рек. Они относятся к жесткой растительности. Название наиболее распространенных растений и характер зарастания приведены в таблице 1.1 [69, 83]. Arundo phragmitis - тростник обыкновенный. Широко распространенное многолетнее влаголюбивое растение с длинными корневищами. Стебель прямой, голый, гладкий высотой до 300см. Листья плоские шириной до 5 см, по краям шероховатые. Цветет и плодоносит в июле - октябре. Устойчив к воздействию гербицидов. Typhaceac - рогозовые. Многолетние растения. Имеется несколько видов. Стебли не ветвистые, без узлов, прямостоячие, круглые. Листья линейные, двухрядные. Цветет и плодоносит в июне - июле. Sparganium - ежеголовник. Многолетнее водное и болотное растение с коротким корневищем, густо покрытым многочисленными мочками.
Стебель до 150см высоты. Листья шириной 7-10 мм. Цветет и плодоносит в мае - августе. Juncus - ситник. Имеется много видов. Растение многолетнее, но встречаются и однолетние виды. Стебли цилиндрические, полые или заполненные губчатой сердцевиной. Листья плоские или цилиндрические. Растения до 150см высотой, светло-зеленые, образующие кустистые дерники. Цветет и плодоносит в мае -августе. Potamageton - рдест. Водные и болотные растения, преобладают в прудах, озерах, медленно текущих реках и каналах. Растет целиком погруженным в воду, реже с плавающими на поверхности листьями. Обычно многолетнее растение, имеется много разновидностей. Цветет и плодоносит в июле - сентябре. Bolboschoemus maritamus Palla- клубнекамыш. Произрастает обычно в мелких стоячих водоемах. Имеет крылато-трехгранный стебель с острыми шероховатыми гранями. Рост 30 -100 см. Цветет и плодоносит в мае - августе. Sorgum nalepence - гумай. Многолетний, глубококорневищный карантинный сорняк из семейства злаковых. Прямой голый стебель толщиной до 15 мм и высотой до 200 см., корни длиной 1м и более. Caratohullum demersum- роголистник. Растение без корней, свободно плавает в воде в погруженном состоянии, длиной 60-90 см. Произрастает обычно в стоячих водах по озерам и прудам. Из перечисленных растений наиболее распространен тростник обыкновенный, обладающий значительной механической прочностью.
Практика очистки от растительности мелиоративных каналов показывает, что наибольшие трудности возникают при удалении жесткой, грубостебельной растительности. Проблема борьбы с наносами и сорной растительностью при эксплуатации ирригационных систем имеет большое значение. На очистку этих систем ежегодно затрачивается от 4 до 15 тыс. руб. в расчете на 1000 га орошаемой площади (в ценах 1984г) и требуется значительный парк энергоемких окашивающих, землеройных и транспортных машин. С течением времени в процессе эксплуатации русла открытых грунтовых каналов теряют свою первоначальную форму. Одним из значимых факторов является зарастание ложа канала сорной растительностью, которая, снижая скорость движения воды, меняет проектный гидравлический режим в канале. Это приводит к интенсивному отложению взвешенных наносов, деформации откосов. Работы по очистке канала от сорной растительности на внутрихозяйственной сети проводятся тремя способами: механическим, гидромеханическим, химическим. Первые два способа наиболее распространены при эксплуатации гидромелиоративных систем. Для восстановления первоначального проектного профиля на крупных каналах применяют общестроительные машины, на каналах мелкой сети используют специальную технику, скребковый каналоочиститель, тракторный скребок, мелиоративный многоковшовый экскаватор и др. При использовании этих видов техники в русле канала происходит разрушение уже закальмотированного слоя, что ведет к неизбежному увеличению фильтрационных потерь воды из канала. Образующиеся в ходе очистки отвалы грунта (раш) требуют дополнительных затрат на транспортировку или разравнивание грунта из отвалов.
Способы проведения работ по уходу за каналами при эксплуатации гидромелиоративных систем
Первые два способа наиболее распространены при эксплуатации гидромелиоративных систем. Для восстановления первоначального проектного профиля на крупных каналах применяют общестроительные машины, на каналах мелкой сети используют специальную технику, скребковый каналоочиститель, тракторный скребок, мелиоративный многоковшовый экскаватор и др. При использовании этих видов техники в русле канала происходит разрушение уже закальмотированного слоя, что ведет к неизбежному увеличению фильтрационных потерь воды из канала. Образующиеся в ходе очистки отвалы грунта (раш) требуют дополнительных затрат на транспортировку или разравнивание грунта из отвалов. Такие работы могут проводиться только в межсезонье, т.к. для их проведения необходимо выведение очищаемого участка канала из процесса эксплуатации.
По рекомендациям Амелина В.П., Владимирова С.А., Гумбарова А.Д., Лугового А.С.[2, 23], при текущем ремонте каналов предусматривается двукратное скашивание сорной растительности на всей протяженности их, а на рисовых системах окашивание чековых валиков. Для окашивания каналов применяют всевозможные режущие агрегаты: косилки КМ-1, АКС-4, КФБИ-30. Представляется, что при всех достоинствах рекомендуемого способа очистки каналов ему присущи некоторые недостатки, серьезным из которых является то, что применяемая техника не приспособлена для удаления срезанной растительности из канала. Растительность, упав на поверхность воды, движется по течению, затрудняя работу дождевальной техники, забивая сороудерживающие решетки гидротехнических сооружений, что препятствует их бесперебойной работе. Для удаления срезанной растительности необходимо произвести сброс оросительной воды из канала, т.е. вывести его из производственного процесса. Сбор срезанной растительности проводят с помощью механизированных прицепных граблей ГП-14, погрузчика-экскаватора ПЭ-0,8, подборщика косилки ККД-1,5, копновоза КУН-10, что требует дополнительных затрат при проведении таких работ.
Существенным преимуществом гидромеханизации в сравнении с другими способами производства очистительных работ от растительности является ее комплексность. Все операции: скашивание, измельчение и транспортировка - осуществляются в едином технологическом процессе. При очистке необлицованных каналов от наносов, поросших растительностью, часто используют земснаряды, землесосы с механическим приводом устройств, срезающих или измельчающих растительность.
Наблюдения Селиванова Г.В. [93, 94] за работой земснаряда ЗГМ-1-350 в Краснодарском СУ при очистке сбросного канала, плотно заросшего тростником, в ст. ИрклиевскоЙ показали, что время простоев по причине засоряемости рабочих органов растительностью доходило до 40-50% от общего времени простоев земснаряда. Основной причиной засоряемости рабочих органов земснарядов является низкая скорость вращения рыхлителя, которая не обеспечивает измельчение растительных включений и отброса их к соплу земснаряда. Значительная неравномерность консистенции засасываемой гидросмеси отрицательно сказывается на работе землесоса, который отличается от насосов пологой напорно-расходной характеристикой. Появление в системе очага залипання часто приводит к закупорке пульповода. Кроме того при закупорке всасывающего отверстия резко возрастает вакуум перед землесосом, что вызывает кавитацию и повышенный износ деталей землесоса. Применение землеснарядов на очистке мелкой внутрихозяйственной сети зачастую невозможно ввиду их больших габаритных размеров и малой ширины каналов.
Применение гербицидов для борьбы с сорной растительностью, широко распространенное в рисосеющих районах Краснодарского края в70х-80х годах прошлого века, привело к загрязнению окружающей среды. Как свидетельствуют данные научно-исследовательских организаций, гербициды накапливаются в рыбе и других гидробионтах системы. Так, например, при содержании в воде 2 мл/л пропанида гибнет 70% икры рыбца и личинок судака [2, 23]. Применение гербицидов на эксплуатируемых мелиоративных каналах недопустимо, т.к. предотвратить сброс воды с участков, обработанных ядохимикатами, за период их разложения (пропанид-15 суток, ялан-30 суток) не представляется возможным. Применение химического способа борьбы с сорной растительностью противоречит требованиям защиты окружающей среды и проводимым природоохранным мероприятиям.
Как показывает анализ, сводок затрат департамента сельского хозяйства Краснодарского края за 1995-1997гг. [21], на мелиорацию, на поддержание внутрихозяйственной сети в эксплуатационном режиме хозяйства затрачивали от 67% до 74% общего объема капиталовложений предназначенных для проведения мелиоративных работ. Значительная доля этих затрат приходилась на очистку каналов от растительности и восстановление их первоначального профиля. В условиях дефицита финансовых средств, проведение ежегодных очистительных работ дорогостоящей энергоемкой строительной техникой зачастую хозяйствам недоступно. Одним из путей решения этой проблемы в существующих экономических условиях может стать создание сменного комплекта гидромеханического оборудования для серийной дальнеструйной дождевальной машины ДЦН-100, а именно оснащения ее ТЭОУ. Применение такого комплекта позволит проводить очистительно-восстановительные работы в период поливных работ, увеличив тем самым время использования дождевальной машины в сезон. Процесс измельчения, удаления и транспортировки, проводимый с помощью ТЭОУ, позволяет не только выполнить весь процесс очистки канала в едином комплексе, но и осуществить внесение органических удобрений (растительного происхождения - сидератов) вдоль приканальной полосы поля, т.е. повысить общее плодородие орошаемого участка. Приобретение и эксплуатация сменного комплекта ТЭОУ для серийной дождевальной машины ДЦН-100 хозяйствам потребует существенно меньших затрат, чем аренда или закупка специальной техники для ухода за каналами.
Обоснование геометрических и кинематических параметров экспериментальных фрез
Внешняя форма фрезы и соотношение ее габаритных размеров (диаметра и длины) являются основными параметрами, влияющими на эффективность срезания и измельчения растительности.
При выборе типа фрезы определяющим фактором является способ работы ТЭОУ: Срезание и измельчение стоящей на корню растительности по дну и откосам канала. Толщина стеблей срезаемой растительности у дна наибольшая. Возможность кратковременного соприкосновение фрезы со связным поросшим грунтом велика. Поэтому срезание и измельчение стоящей на корню растительности по дну и откосам каналов характеризуется максимальными нагрузками на фрезу.
Измельчение свободно плавающей растительности у поверхности воды в канале. Данный способ работы ТЭОУ характеризуется незначительными нагрузками на фрезе по сравнению с первым способом, что позволяет увеличить ее геометрические размеры, а также позволяет увеличить площадь зоны измельчения растительности для обеспечения максимальной эффективности работы ТЭОУ.
В гидромеханизации используется большое количество различных типов фрез, но все они были сконструированы для добычи грунта из-под воды. Анализ трудов Селиванова Г.В.[92, 93], посвященных исследованию работы земснаряда по разработке заросших грунтов методом скоростного фрезерования, позволяет принять за основу для дальнейшей разработки и применения в ТЭОУ один из типов гидромелиоративных фрез.
Для всех гидромелиоративных фрез общим является наличие ножа, режущая кромка которого вращается вокруг продольной оси фрезы. Частота вращения и скорость перемещения режущего агрегата являются основными факторами эффективности его работы.
Существуют как открытые, так и закрытые типы фрез [61, 114, 118]. Для открытых фрез (ножевые, ложковые, Моозунд - рис.2.2. и др.) характерно наличие спиц во внутренней полости, создающих своего рода вращающуюся решетку, которая увеличивает гидравлическое сопротивление в зоне всасывания и препятствует движению срезаемого заросшего грунта к приемному отверстию пульповода.
Фрезы закрытого типа, такие как фреза ВНИИГиМ и "Эра" (Англия), литая американская фреза, фреза со съемными режущими пластинами (Голландия), изготавливаются изгибанием в одной плоскости стальной пластины, которая устанавливается под углом к оси вращения (рис. 2.2 и рис. 2.3). Конструктивным недостатком фрез этого типа является уменьшенное межножевое пространство в местах примыкания ножей к ступице, что способствует налипанию срезанного грунта на ножах фрезы и приводит к полному закрытию ее проходных каналов в межножевых пространствах.
На заросших каналах используются различные устройства с режущими ножами [61, 70, 106, 83]. Опираясь на выводы Селиванова Г.В. [92], можно полагать, что из фрез, используемых в гидромеханизации на заросших грунтах, лучше других работает роторно-ножевая фреза со свободной зоной всасывания конструкции ВНИИГиМ. Недостатком этакой фрезы при работе по грунту является повышенный просор грунта. Но применительно к ТЭОУ этот недостаток становится основным ее достоинством при работе по скашиванию растительности. Фреза имеет оптимальное межножевое пространство для достаточно свободного притока в зону всасывания эжектора срезаемой растительности и «омывания» ножей фрезы.
Как отмечалось, наблюдения Селиванова Г.В. [92, 94] за работой земснаряда ЗГМ-1-350 при очистке сбросного канала, плотно заросшего тростником, проводившиеся в Краснодарском СУ ст. Ирклиевской показали, что засоряемость рабочих органов земснаряда растительностью происходила из-за низкой скорости вращения рыхлителя, которая не обеспечивала резания и измельчения растительных включений при нахождении их в безопорном положении, а также отброса растительных включений к соплу земснаряда. Вокруг рыхлителя образовывался вращающийся «ком» растительности, ориентированный вдоль оси вращения фрезы, с очагом наматывания вокруг соединительного узла ножей.
Для устранения подобного недостатка в работе ТЭОУ и обеспечения опорного резания и измельчения свободно плавающей сорной растительности была разработана и установлена на экспериментальной Г-образной фрезе «неподвижная» фреза, состоящая из четырех ножей повторяющих линию резания вращающихся ножей по двум плоскостям (рис 2.6., 2.7.).
В процессе работы по совершенствованию фрез для ТЭОУ исследовались различные их геометрические формы, а также конструкция крепления фрезы к валу, обеспечивающая достаточные прочностные и динамические характеристики. Так, для увеличения жесткости фрезы опорная муфта(рис.2.7) была заменена на опорный диск( рис.2.8), опорный диск был выполнен меньшего диаметра, чем диаметр опорного кольца; геометрическая форма ножа была изменена с Г-образной на «прямолинейную», образующую конуса. Для создания опорного резания при измельчении растительности поверх подвижных ножей была установлена конструкция неподвижных ножей противоположного направления, создающую режущую пару -подвижный и неподвижный нож. Такая фреза была условно названа «конусной»(рис. 2.8).
Методика проведения эксперимента по определению эффективности работы экспериментальных фрез
Изучение процесса измельчения проводилось в лабораторных условиях на экспериментальной установке (рис. 3.1, рис. 3.2, рис 3.3). Установка представляла собой аквариум (1) размером 1,0x1,0x0,75м, в котором размещена фреза (2). Электродвигателем марки А10084, мощностью ЗкВт, с частотой вращения 1430об/мин крутящий момент от трансмиссионного вала через ременную передачу передавался фрезе. С помощью шкивов частота вращения фрезы понижалась до 780об/мин, что соответствовало начальной скорости вращения гидротурбины, а соответственно и фрезы, на холостом ходу. Для имитации движения ТЭОУ по каналу в аквариуме устанавливалась подвижная платформа (4), на которой с помощью зажимов укреплялись стебли камыша и тростника (5). По условию эксперимента в аквариум, наполненный водой, добавляется растительность до полной остановки фрезы. Соотношение гидросмеси определялось объемно-весовым способом с помощью лабораторных весов ВЛР-50(цена деления 200мг.). Контроль над расходом мощности электродвигателя осуществлялся с помощью токоизмерительных клещей КЭИ 0.6М200, которыми измеряли силу тока и напряжение.
Основная приведенная погрешность прибора составляла 1,5%. Затраченная мощность определяется по формуле где / - сила тока, А; U - напряжение сети, В. Величина cos (р - средняя для данной лаборатории. В процессе эксперимента частоту вращения фрезы на разных режимах работы, при каждом добавлении определенной доли растительности, измеряли с помощью электронного тахометра ТЭ-30-5Р, приведенная погрешность которого равна 0,5%. Шкала прибора проградуирована в оборотах в минуту. С целью получить истинное значение частоты вращения фрезы, показания прибора делились на передаточное число і = 0,607. Скорость резания растительности определялась по формуле Проверка скашивающей способности фрез проводилась при условии моделирования густоты произрастания камыша, тростника в водоемах, равной 50-200 растений на м [67,81].
Для этого на подвижной платформе размером 50 50см устанавливались стебли камыша, тростника. В момент вращения фрезы платформа проходила под фрезой, имитируя движение ТЭОУ по каналу. Эксперимент проводился в двух вариантах: с фрезой, оборудованной неподвижными ножами, и фрезой без неподвижных ножей. Определение погрешностей измерений рабочих параметров экспериментальных фрез. При проведении эксперимента основным параметром, по которому оценивалась работа фрез, являлась затраченная мощность, зависящая от плотности среды, в которой вращается фреза. Поэтому нас интересовала погрешность измерения следующих величин: силы тока, напряжения, частоты вращения, плотности гидросмеси. Для оценки погрешности измерения использовался метод приближенных вычислений [ 10 ]. Точность измерений определялась по относительной погрешности, т.е. отношению абсолютной погрешности измеренной величины к самой величине. Абсолютная погрешность понималась как разность между приближенным и истинным значениями величины и бралась из паспортных данных прибора. Если обозначить через АР абсолютную погрешность при определении плотности гидросмеси, то относительная погрешность измерений на весах будет равна Аналогично определялась относительная погрешность при измерении частоты вращения: Обработка экспериментальных данный проводилась методом вариационной статистики [90]. При этом определялись среднее значение измеряемой величины М, среднее квадратичное отклонение О, средняя ошибка измерений Ш, показатель точности опыта Р и коэффициент вариации 3 . Указанные показатели вычислялись по формулам
