Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследования 8
1.1 Анализ состояния мелиоративного комплекса Саратовского Заволжья 8
1.2 Анализ состояния оросительных систем Саратовской области, виды и объемы эксплуатационно-ремонтных работ 15
1.3 Существующие технологии проведения эксплуатационно-ремонтных работ на оросительных каналах 27
1.4 Классификация строительной и мелиоративной техники применяемой в мелиоративном производстве 35
1.5 Машины для удаления древесно-кустарниковой растительности 39
1.6 Анализ состояния парка машин мелиоративного комплекса 42
1.7 Анализ научных работ по оптимизации парка машин в мелиоративном производстве 46
1.8 Цель и задачи исследования 51
2 Разработка комплексной технологии и технических средств для проведения эксплуатационных работ на оросительных каналах 53
2.1 Разработка комплексной технологии эксплуатационных работ на оросительных каналах 53
2.2 Теоретическое обоснование усовершенствованной конструкции кустореза 58
2.3 Повышение качества работы маятниковых кусторезов 66
2.4 Теоретическое обоснование процесса резания древесины телескопическим кусторезом с дисковым рабочим органом 68
2.4.1 Кинематические параметры процесса резания кусторезом 68
2.4.2 Динамические параметры процесса резания кусторезом 72
2.4.3 Определение мощности кустореза с дисковым рабочим органом 81
2.4.4 Производительность маятникового телескопического кустореза с дисковым рабочим органом 82
2.5 Оптимизация парка машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности 83
2.5.1 Общие теоретические положения по решению задач оптимизации 83
2.5.2 Определение эффективных машин при формировании парка машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности 86
2.5.3 Оптимизация распределения машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности по производственным объектам 88
2.6 Выводы 91
3 Программа и методика экспериментальных исследований 92
3.1 Программа экспериментальных исследований. 92
3.2 Методика экспериментальных исследований 92
3.2.1 Определение степени зарастания оросительных каналов и размерных характеристик древесно-кустарниковой растительности 92
3.2.2 Оценка качества работы маятниковых кусторезов с дисковыми пильными рабочими органами 94
3.2.3 Определение эффективных машин для удаления древесно-кустарниковой растительности 96
3.2.4 Определение оптимального плана распределения машин для удаления древесно-кустарниковой растительности по производственным объектам 98
3.3 Методика обработки результатов исследований 101
4 Результаты экспериментальных исследований 102
4.1 Исследование степени зарастания оросительных каналов и размерных характеристик древесно-кустарниковой растительности 102
4.2 Оценка качества работы маятниковых кусторезов с дисковыми пильными рабочими органами 107
4.3 Определение эффективной машины для удаления кустарника и мелколесья на оросительных каналах 111
4.4 Определение оптимального плана распределения машин для удаления древесно-кустарниковой растительности по производственным объектам 114
4.5 Выводы 120
5 Экономическая эффективность результатов исследований 121
5.1 Эффективность комплексной ресурсосберегающей технологии эксплуатационных работ на оросительных каналах 121
5.2 Эффективность внедрения кусторезов 121
5.3 Эффективность внедрения математической модели распределения машин для удаления древесно-кустарниковой
и травяной растительности по производственным объектам... 122
5.4 Энергетическая оценка технологий и технических средств 123
5.5 Экономико-энергетическая эффективность внедрения результатов исследования 124
Общие выводы 126
Предложения производству 127
Список литературы 128
Приложения 140
- Анализ состояния оросительных систем Саратовской области, виды и объемы эксплуатационно-ремонтных работ
- Классификация строительной и мелиоративной техники применяемой в мелиоративном производстве
- Теоретическое обоснование усовершенствованной конструкции кустореза
- Определение степени зарастания оросительных каналов и размерных характеристик древесно-кустарниковой растительности
Введение к работе
Саратовская область - одна из крупнейших в юго-восточной зоне Рос-сийской Федерации. Ее площадь - более 100 тыс. км . На территории области проживает более 2,7 млн. человек. Вода, как известно, дает земле жизнь. Наиболее доказательно эта истина прослеживается на примере засушливых земель Саратовского Заволжья, полностью зависящих от капризов природы. Температура воздуха днем летом доходит до +35 С и выше, а на поверхности почвы до +65 С при относительной влажности ниже 30%. В результате накопленная влага в зимний период и сохраненная в весеннее половодье быстро испаряется [54]. По данным Всероссийского института орошаемого земледелия, в среднем за период 1950-1990 гг. в Заволжье в отдельные десятилетия среднее количество осадков составляло 211 мм, в иные годы за вегетационный период - всего 10-20 мм, тогда как испаряемость в среднем за год 700-1000 мм [94]. За последние 65 лет систематических метеорологических наблюдений 35 лет в Саратовской области были засушливыми и острозасушливыми. В условиях рискованного земледелия, эффективное ведение сельского хозяйства невозможно без мелиорации земель [59].
Анализ состояния оросительных систем Саратовской области, проведенный специалистами ФГУ «Управление «Саратовмелиоводхоз», выявил их высокую степень износа, которая в среднем составляет 51,8%. Многие оросительные каналы и другие мелиоративные объекты заросли кустарником и мелколесьем. Древес но-кустарниковая растительность разрушает облицовку, затрудняет доступ каналоочистительных машин к руслу канала. Кроме того, опадающая листва и ветки, скапливающиеся в каналах, значительно увеличивают объём наносов и мусора, снижают качество оросительной воды. Для эффективной транспортировки воды к орошаемым площадям необходимо скорейшее проведение комплекса эксплуатационных работ на оросительных системах, и в первую очередь должна быть проведена очистка оросительных каналов от нежелательной древесно-кустарниковой растительности. Однако необходимо отметить, что в настоящее время практически отсутствуют комплексные технологии и эффективные технические средства для выполнения работ по удалению кустарника и мелколесья. Распределение имеющейся техники по производственным объектам осуществляется не эффективно, вследствие чего производство работ не укладывается в запланированные сроки, объе-
5 мы работ выполняются не полностью и с повышенными энергозатратами. Таким образом, в настоящее время актуальными задачами в мелиоративном производстве являются - разработка и внедрение новых комплексных технологий для проведения эксплуатационных работ на мелиоративных системах, эффективных технических средств для срезания древесно-кустарниковой растительности и оптимизация распределения техники по производственным объектам. Решение данных задач позволит интенсифицировать эксплуатационно-ремонтные работы на оросительных каналах и повысить их эффективность, что обеспечит, в конечном итоге, повышение урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых полях. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной.
С учетом всего выше изложенного, нами выбрана тема диссертационной работы - «Совершенствование технологий и технических средств проведения эксплуатационных работ на оросительных каналах Саратовского Заволжья».
Цель работы - повышение эффективности работы оросительных каналов за счет совершенствования технологий и технических средств проведения эксплуатационных работ.
Научные положения, выносимые на защиту:
комплексная ресурсосберегающая технология эксплуатационных работ на оросительных каналах;
теоретические положения, характеризующие процесс резания древесно-кустарниковой растительности телескопическим кусторезом с дисковым пильным рабочим органом;
новые маятниковые телескопические кусторезы с активными дисковыми пильными рабочими органами с возможностью выдерживания заданной высоты резания и обработки пней арборицидами одновременно со срезанием древесно-кустарниковой растительности;
методика определения эффективных технических средств при формировании парка машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности;
экономико-математическая модель оптимизации распределения машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности по производственным объектам.
Объект исследования - технологический процесс и технические средства для эксплуатации оросительных каналов, парк машин для удаления древесно-кустарниковой растительности.
Методика исследования - проведение теоретических и экспериментальных исследований с последующей экономической оценкой полученных результатов. Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, законов и методов классической механики, математики, математической статистики, экономико-математического и организационно-технологического моделирования.
Экспериментальные исследования осуществлялись на основе общепринятых методик проведения полевого опыта и действующих ГОСТ. Расчеты и обработка результатов исследований выполнялись методами математики и математической статистики с применением пакетов прикладных программ Statistica (StatSoft, Inc), Excel (Microsoft).
Научная новизна. В результате проведенных исследований с целью повышения эффективности работы оросительных каналов разработана комплексная ресурсосберегающая технология эксплуатационных работ, включающая операции как по подготовке поверхности берм и откосов канала, так и непосредственно по его очистке. Разработаны основные теоретические положения, характеризующие процесс резания древесно-кустарниковой растительности телескопическим кусторезом с дисковым пильным рабочим органом. Используя полученные зависимости, можно рассчитать основные параметры кусторезов с учетом применения их для работы на инженерно-мелиоративных сооружениях. Для эффективного удаления кустарника и мелколесья на оросительных каналах разработаны новые конструкции маятниковых телескопических кусторезов с активными дисковыми пильными рабочими органами с возможностью выдерживания заданной высоты резания и обработки пней арборицидами одновременно со срезанием древесно-кустарниковой растительности. Теоретически обоснована методика определения эффективных машин и разработана экономико-математическая модель оптимального распределения техники для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности по объектам, предложена методика расчета на ЭВМ с применением стандартных программных средств.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследования.
Исследования по теме диссертации выполнены согласно межведомственному координационному плану по научной программе «Земледелие, ме-
лиорация и лесное хозяйство» на 2001-2005 гг., задание 10 «Разработать научные основы и технологии комплексной экологически безопасной мелиорации земель и рационального их использования (мелиорация земель)», поз. 10.04 «Разработать технологии и технические средства модернизации, реконструкции и строительства комплексных мелиоративных систем».
Разработанные при участии соискателя ресурсосберегающие технологии и машины для эксплуатации и ремонта оросительных систем награждены серебряной медалью и двумя дипломами Всероссийского выставочного центра (г. Москва, 2003 г.).
Ресурсосберегающая технология эксплуатации каналов, маятниковые телескопические кусторезы и математическая модель оптимизации распределения машин для удаления древесно-кустарниковой и травяной растительности внедрены в Ершовском и Приволжском филиалах ФГУ «Управление «Саратовме-лиоводхоз». Годовая экономия при внедрении предложенных технологических и технических решений составила; для комплексной ресурсосберегающей технологии эксплуатационных работ на оросительных каналах — 5963 руб./га; для новых кусторезов - 260 рубУга; при оптимизации планов распределения машин для удаления древесно-кустарниковой растительности - 230 рубУга.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертационной работы ежегодно докладывались в период 2000-2004 гг. на научных конференциях Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, Пензенской государственной сельскохозяйственной академии, на научно-практических совещаниях в Министерстве сельского хозяйства и продовольствия Саратовской области и ФГУ «Управление «Саратовмелиоводхоз».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, из них 5 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ. Общий объем публикаций составляет 9,65 печл., из них лично соискателя - 5,85.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 182 страницах, состоит из введения, 5 глав и общих выводов, имеет 24 таблицы, 46 рисунков, 16 приложений. Список литературы включает в себя 142 наименования.
Анализ состояния оросительных систем Саратовской области, виды и объемы эксплуатационно-ремонтных работ
Мелиоративная система представляет собой комплекс функционально взаимосвязанных гидротехнических инженерных сооружений и устройств, обеспечивающих создание и поддержание в корнеобитаемом слое почвы оптимального водного, воздушного, питательного и частично теплового режимов, получение высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и высокопроизводительное использование сельскохозяйственной техники. Мелиоративные системы могут быть: оросительными, осушительными и двухстороннего действия (осушительно-оросительные, осушительно-увлажнительные) [138]. Оросительная система — комплекс гидротехнических сооружений для орошения земель. В ее состав входят источник орошения, комплекс сооружений и устройств обеспечивающих своевременный забор воды, транспортирование и распределение ее по орошаемой площади с целью поддержания оптимальной влажности в корнеобитаемом слое почвы. Оросительные системы классифицируются следующим образом (рис. 1.8) [108]. Основным сооружением для подачи воды к орошаемым площадям в мелиорации является канал. Мелиоративный канал - гидротехническое сооружение, представляющее собой искусственное русло правильной формы, предназначенное для транспортирования воды в целях орошения, осушения и обводнения [107, 138]. Каналы могут быть открытыми, закрытыми и лотковыми. Открытые каналы прокладывают в грунте, используя для этого выемки, насыпи и полувыемки-полунасыпи. Закрытые каналы состоят из трубопроводов, проложенных открыто на поверхности земли или в выемке с последующей засыпкой её грунтом. Лотковые каналы представляют собой бетонные русла в основном параболического сечения, укладываемые на сплошное основание или на ряд опор или стоек. [100] В Саратовской области распространены открытые каналы в земляном и облицованном русле. Характеристика каналов, находящихся в области, представлена в таблице 1.2. [1, 111]. Общая протяженность каналов составляет 1002 км, из которых 427 км в земляном и 575 км в облицованном русле. Многие участки оросительных каналов заросли различного рода древесно-кустарниковой растительностью (рис. 1.9) и имеют заиленное русло (рис. 1.10) [24]. Современное состояние оросительных систем Саратовской области характеризуется их высокой степенью износа [10, 11, 16, 32, 111], о чем свидетельствуют данные таблицы 1.3.
Максимальную степень износа имеет Саратовский канал (73,5%), минимальную - Пугачевская оросительная система (26,4%). Средний процент износа по системам в целом составляет 51,8%. Высокая степень износа оросительных систем требует в свою очередь, с целью сохранения мелиоративных фондов Саратовской области, незамедлительного проведения эксплуатационных и ремонтно-восстановительных работ. Эксплуатационно-ремонтные работы на оросительных системах могут быть следующего вида [34,40,41, 65, 68, 82, 138]: - надзор и уход; - текущий ремонт; - капитальный ремонт; - аварийный ремонт. Надзор и уход - мероприятия по технической эксплуатации, которые заключаются в систематическом наблюдении за состоянием и работой всех элементов оросительной системы с целью предотвращения, выявления и устранения неисправностей и повреждений. Надзор и уход, для обеспечения бесперебойной работы оросительной системы должны быть постоянными, начиная со дня ввода ее в эксплуатацию. Текущий ремонт оросительных систем - комплекс мероприятий по исправлению повреждений элементов оросительных систем, вызываемых воздействием природных и антропогенных факторов. Основная цель текущего ремонта - поддержание мелиоративных систем в работоспособном состоянии и увеличение их срока службы. Основными работами, выполняемыми при текущем ремонте являются: очистные работы на мелиоративных системах; ремонт, частичная замена существующих и устройство новых креплений; заделка трещин в бетонных и железобетонных сооружениях; подсыпка дамб, плотин, подъездов, дорог; промывка и прочистка отдельных дрен, коллекторов; ремонт и восстановление устьев, смотровых и поглотительных колодцев и др. Текущий ремонт проводят ежегодно в соответствии с годовыми планами по эксплуатации мелиоративных систем. Капитальный ремонт - вид планового ремонта, заключающийся в восстановлении крупных элементов мелиоративной системы, ликвидации разрушений для обеспечения нормального функционирования в течение расчетного срока службы. Капитальный ремонт проводят периодически один раз в несколько лет или в случае, когда текущий ремонт не может обеспечить бесперебойную работу системы.
Следует отметить, что капитальный ремонт для каждой мелиоративной системы имеет свои особенности, поэтому он должен проводиться по заранее разработанным и утвержденным проектам и сметам. Сроки и объемы ремонта зависят от природных особенностей мелиорируемых земель, характера их использования, вида строительных материалов, применяемых для устройства систем и их элементов, от конструктивных особенностей и вида систем. Капитальный ремонт мелиоративных систем в основном включает: исправление крупных деформаций, восстановление разрушенных креплений каналов и рек-водоприемников; прочистку или полную перекладку вышедших из строя дренажных линий и отдельных систем коллекторов; полную или частичную перестройку временных и износившихся сооружений - шлюзов-регуляторов, мостов, труб-переездов, колодцев, дренажных устьев; строительство отдельных дополнительных дрен, водопоглощающих колодцев, дорог и других сооружений, необходимость в которых выявилась в процессе эксплуатации системы и т.д. [84, 89, 104, 105, 123].
Классификация строительной и мелиоративной техники применяемой в мелиоративном производстве
С целью улучшения технического состояния мелиоративного комплекса в России разработан Федеральный регистр базовых и зональных технологий и технических средств для производства мелиоративных работ, который должен явиться регламентным государственным документом Российской Федерации, как перечень зарегистрированных в установленном порядке технологических приемов, машин, оборудования и программ их восстановления и развития. Система технологий и машин предусматривает возможность восстановления производства в 2005 г. 285 наименований машин. Новые разработки — 78 наименований машин в 2000-2005 гг. будут базироваться на научном заделе, невостребованном с 1991 г. Модернизация 46 наименований машин в этот период будет сводиться к резкому сокращению комплектации машин сменными рабочими органами, оставляя более универсальный, многоцелевой рабочий орган, при этом следует ожидать улучшения функциональных параметров машин и доведения отпускной цены машины до уровня платежных возможностей водохозяйственных организаций и сельских товаропроизводителей. Общая номенклатура технических средств с 421 наименований в 2000 г. сократиться до 382 в 2005 г. и до 342 наименований в 2010 г. [86]. Технику, применяемую в мелиоративном производстве можно разделить на 6 групп (рис. 1.15) [83, 130]. Энергетика, транспортные и погрузочные средства — машины, данной группы используются во всех комплексах как самостоятельное техническое оборудование (электростанции, автомобили, прицепы, краны, погрузчики, трубоукладчики). Общестроительные технические средства — машины для выполнения основных видов работ в мелиорации: экскаваторы, бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, рыхлители, земснаряды, машины для бурения скважин, а также базовые средства для агрегатирования с тракторами и самоходными шасси. Машины для строительства оросительных и осушительных систем это машины, выполняющие основные операции в мелиоративном строительстве (каналокопатели, дреноукладчики, планировщики и т.д.). Машины для производства культуртехнических работ - технические средства для очистки земель от древесной растительности и пней, удаления камней и валунов, обработки почвы и строительства дорог. Машины для содержания и ремонта оросительных и осушительных систем - техника для очистки и ремонта мелиоративных каналов, окашивания растительности, промывки закрытого дренажа, ремонта и содержания гидротехнических сооружений и др.
Поливная техника — дождевальные машины, оборудование для капельного, внутрипочвенного, мелкодисперсного орошения и пр. Для строительства, эксплуатации, ремонта и реконструкции мелиоративных систем используют как универсальные строительные, так и узкоспециализированные мелиоративные машины. В мелиоративном производстве применяют следующие универсальные строительные машины [90]: - скреперы; - каналоочистители циклического действия; - тракторы; - бульдозеры; - краны. Каналоочистители циклического действия — экскаваторы, применяют с рабочим оборудованием: обратная лопата, драглайн, специальные ковши, планировочное оборудование. Бульдозеры применяют с универсальным и неповоротным отвалом. Краны используют на автомобильном шасси или на гусеничном ходу. Среди специализированной мелиоративной техники, необходимо выделить следующие машины, применяемые для эксплуатационно-ремонтных работ: - каналоочистители непрерывного действия (цепные многоковшовые или роторного типа); - профилировщики (с пассивным или активным рабочим органом); - сороулавливающие технические средства (стационарные, передвижные); - стабилизировщики каналов (гидросеялки); - каналоокашивающие машины (роторного, брусового типа); - машины для ремонта закрытых дрен (механического, химического действия); - машины для гидромеханизированной очистки каналов (земснаряды); - специальные машины для ремонта гидротехнических сооружений. Несмотря на то, что спектр применяемых машин для эксплуатационно-ремонтных работ достаточно большой, важным направлением в научных и опытно-конструкторских исследованиях является разработка и создание техники нового поколения, основными требованиями к ремонтно-эксплуатационной технике определены - мобильность и универсальность, а также следует подчеркнуть то, что существует острая необходимость в разработке новых машин для удаления древесно-кустарниковой растительности на каналах [86].
Теоретическое обоснование усовершенствованной конструкции кустореза
Конструкция нового кустореза для эффективной работы на мелиоративных каналах должна полностью удовлетворять соответствующим условиям эксплуатации. Как показали исследования [1, 23, 24, 28] вдоль каналов в основном произрастает гнездовая древесно-кустарниковая растительность небольшой высоты и имеющая хорошо развитую шарообразную и конусообразную крону (лох узколистный, вяз приземистый, клен и т.п.). Древесно-кустарниковая растительность распространена по трассе канала на полосе шириной 1...2 м от бермы. Применение ручного труда и средств малой механизации при очистке каналов недопустимо вследствие возможности получения травм, поскольку доступ к часто встречающемуся на каналах кустарнику — лоху узколистному затруднен, так как он имеет множество игл в кроне и шарообразную её форму.
Учитывая проблему с техническим обеспечением сельскохозяйственного производства, рабочее оборудование машины для срезания древесно-кустарниковой растительности должно базироваться на наиболее распространенных тракторах, а также быть по возможности унифицированным.
Таким образом, для очистки каналов от древесно-кустарниковой растительности необходим универсальный кусторез, имеющий активный рабочий орган, базирующийся на распространенных тракторах, обладающий высокой производительностью и хорошим качеством производства работ при малой себестоимости изготовления. В качестве пильных рабочих органов целесообразно использовать распространенные в деревообработке дисковые пилы. При использовании дисковых пил возможны 2 режима работы: 1) срезание мелкого кустарника с подачей рабочего органа движением трактора; 2) срезание крупных стволов при остановке базовой машины путем подачи рабочего органа. Анализ способов подачи пилы позволил выделить следующие технологические схемы (рис. 2.4). Необходимо отметить, что для очистки каналов наиболее приемлемы комбинированные способы подачи рабочего органа из-за увеличенной зоны обработки, а наиболее целесообразной, основываясь на производственном опыте, является схема (д, рис. 2.4). Учитывая все выше сказанное, нами разработан эффективный маятниковый кусторез с телескопическим рабочим оборудованием (рис. 2.5).
Кусторез включает базовый трактор 1, корпус 2, состоящий из двух подвижный частей позволяющих осуществлять маятниковые движения рабочего оборудования при помощи гидроцилиндра 4. Крутящий момент от вала отбора мощности трактора передается через карданную передачу, соединенную с редуктором 3, и далее через ременную передачу на дисковый пильный рабочий орган 12. Ременная передача включает шкивы 5, 11, ремень 6 и систему натяжных роликов 7. Телескопические движения рабочего органа осуществляются при помощи гидроцилиндра 8, соединенного со стрелой 9 и телескопом 10.
Кусторез агрегатируется с наиболее распространенными тракторами типа МТЗ, ЮМЗ и предназначен для срезания кустарника и мелколесья вдоль мелиоративных каналов. Также кусторез может быть использован в дорожном и лесном хозяйстве. Ресурсосберегающая технология эксплуатационных работ на оросительных каналах (рис. 2.1) может быть интенсифицирована, если производить обработку пней арборицидами одновременно со срезанием древесно-кустарниковой растительности. Учитывая данный момент, нами разработан кусторез (рис. 2.6), позволяющий совмещать эти операции. Обработка арборицидами при этом производится только в непосредственной близости от пней, что удовлетворят условиям экологической безопасности производства эксплуатационно-ремонтных работ на каналах. Кусторез включает базовый трактор 1, навесную раму 2, навешиваемую на систему навески 3, телескопическую стрелу 4 с телескопом 5, выдвигаемым гидроцилиндром 6. Рабочий орган в виде дисковой пилы 7 закреплен на конце телескопа 5. Шарнирное крепление телескопической стрелы 4 к навесной раме позволяет ей осуществлять маятниковые рабочие движения при помощи гидроцилиндра 8 и двух рычагов 9, 10.
Привод дискового пильного рабочего органа 7 осуществляется от вала отбора мощности трактора через телескопическую карданную передачу 11, редуктор 12 и ременную передачу, включающую ремень со шкивами 14 и 15. Постоянное натяжение ремня 13 при втягивании гидроцилиндра 6 телескопического устройства осуществляется через натяжное устройство, которое состоит из рычагов 16 с закрепленными на концах натяжными роликами 17, толкателей 18, связанных с гидроцилиндром 6, и ползунов 19 перемещаемых по рычагам 16.
Определение степени зарастания оросительных каналов и размерных характеристик древесно-кустарниковой растительности
Исследования оросительных каналов на предмет зарастания кустарником и мелколесьем проводись в 2002-2003 гг. Исследования проводились на каналах оросительных систем находящихся на балансе ФГУ «Управление «Саратовме-лиоводхоз». Было исследовано 25 участков в 2002 г. и 25 - в 2003 г. Каждый участок имел ширину 2 м и длину 50 м. Численность, встречаемость и густота стояния древесно-кустарниковой растительности определялась согласно [69, 77, 80,103, 126]. Численность древесно-кустарниковой растительности (Z&Kp, шт./га), рассчитывалась по формуле: где Zcr - общее число встреченных стволов кустарниковой растительности, шт.; 80бщ - общая учетная площадь, га. Встречаемость различных видов древесно-кустарниковой растительности определялась по формуле: где \Удкр - встречаемость данного вида растений, %; пэу - число экспериментальных участков, на которых встречается данный вид, шт.; пэобщ, - общее число взятых для исследований экспериментальных площадок, шт. Учет производился только тех стволов, корень которых находился внутри экспериментального участка. Густота стояния древесно-кустарниковой растительности рассчитывалась по формуле: где Цф.г.с, - фактическая густота стояния, шт./га; ZCT06m. — количество всех стволов на учетной площади, шт. Высоту и диаметр стволов определяли после их срезания. Диаметр в плоскости среза измеряли при помощи штангенциркуля, а высоту стволов при помощи рулетки. Учитывая состояние оросительных систем и актуальность проблемы удаления кустарника и мелколесья на оросительных каналах, нами разработаны опытные образцы кусторезов МК-2(СГАУ) и МК-2М(СГАУ) (рис. 3.1, прил. 1). Главной отличительной особенностью кусторезов МК-2 от ранее выпускавшихся маятниковых кусторезов и кустореза МК-І(СГАУ) (рис. 3.2, прил. I) является то, что, кусторезы снабжены телескопическим рабочим оборудованием и устройством установки высоты резания. Телескопическое оборудование позволяет увеличить ширину захвата кустореза, а устройство установки высоты резания повысить качество его работы.
Экспериментальные исследования по оценке качества работы производились для кусторезов МК-2(СГАУ) и МК-І(СГАУ) согласно [33, 51, 70]. При срезании мелкорослого кустарника (с диаметром стволов не более 7...8 см) подача рабочих органов осуществлялась движением тракторов со скоростью 1,5...3 км/ч. При спиливании крупного кустарника кусторезом МК-2(СГАУ) трактор останавливался, и подача рабочего органа осуществлялась маятниковым движением и выдвижением телескопа, при спиливании крупного кустарника кусторезом МК-І(СГАУ) подача рабочего органа осуществлялась только маятниковым движением. Качество очистки определялось замером линейкой высоты пней оставшихся после срезания древесно-кустарниковой растительности. Высота пней не должна превышать 5...6 см, при этом будет обеспечена беспрепятственная работа косилок, высота срезания которых 7...8 см. Для определения производительности машин при работе в разных режимах (срезание кустарника в движении, срезание после остановки базового трактора) проводился хронометраж рабочего времени. Для оценки влияния устройства установки высоты резания на качество работы кустореза, применялись общие принципы математической статистики [57, 101, 102, 110], а полученные экспериментальные результаты исследований были обработаны на ЭВМ с применением пакета прикладных программ Statistica v. 6. Коэффициент качества работы кусторезов определялся по формуле: где пПНф - фактическая высота пней после срезания древесно-кустарниковой растительности, мм; поп- количество опытных замеров; ппнд - допустимая высота пней, мм. Для определения эффективных машин для удаления кустарника и мелколесья нами была разработана методика технико-экономического расчета на ЭВМ с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel. Предлагаемая методика применима не только для кусторезов, она также может быть использована для машин удаляющих травяную растительность. Перед нами стояла задача определить наиболее эффективную машину для удаления кустарника и мелколесья на оросительных каналах ФГУ «Управление «Саратовмелиоводхоз» среди кусторезов марок МК-1, МК-1М, МК-2 (МК-2М),КН-1. Для решения задачи были использованы исходные данные, которые включали (прил. 7, 8): - фонд рабочего времени машин, ФІ5 маш.-ч; - объем работ на каждом производственном объекте, Sj, м ; - мощность двигателя машин, NflBi, кВт; планируемую эксплуатационную производительность машин на каждом объекте, ПЭ!, м2/ч. Расчет производился следующим образом. В таблице 1 (прил. 7, 8) по известным объемам работ на производственных объектах и планируемой производительности машин, которая приведена в таблице 2, определялась продолжительность работы техники на объектах (X;J, маш.-ч) по формуле (см. гл. II, ф. 2.66). Затем по полученным значениям продолжительности и удельной энергоемкости работы машин на объектах, определенной по формуле (см. гл. II, ф. 2.68), в таблице 3 рассчитывались энергозатраты на удаление древесно-кустарниковой растительности для каждой машины на каждом объекте (ЭД[фу, кВттод/м ) по формуле (см. гл. II, ф. 2.67). Затем сравнивались полученные значения продолжительности работы на объектах с имеющимся фондом рабочего времени (табл. 1) и если продолжительность работы не удовлетворяла условию (см. гл. II, ф. 2.69), то в таблице 4 отражающей эффективность машин в соответствующую ячейку ставился индекс «О», который свидетельствует о том, что данную машину применять на соответствующем объекте не рекомендуется, так как объем работ будет выполнен не полностью. Далее в таблице 3, среди полученных значений энергозатрат (ЭдкРц) по каждому объекту находилось минимальное значение и соответствующей ячейке в таблице 4 присваивался индекс «1», который показывает наивысшую эффективность. В остальные ячейки таблицы 4, с учетом значений энергозатрат (см. таблицу 3) по каждому производственному объекту в направлении от минимума до максимума определялись менее эффективные машины и ячейкам присваивались индексы соответственно «2», «3», «4». В конечном итоге, проводился анализ таблицы 4, и с учетом указанных в ней индексов эффективности, определялась наиболее эффективная машина.
