Классификация способов и технических средств удаления растительности из мелиоративных каналов

Аннотации

В статье представлена классификация технических средств и косилок для скашивания и удаления растительности из мелиоративных каналов. Наиболее эффективными и распространенными являются многороторные косилки с шарнирными ножами. Многороторные мелиоративные косилки учитывают специфические особенности при работе на мелиоративных каналах.

In the article there has been given the classification of technical means and mowers for cutting and removing the vegetation out of the reclamation canals. The most effective and widely spread are manyrotary mowers with articulated knives. Manyrotary reclamation mowers take info account specific features unoler work in reclamation canals.

На мелиорированных сельскохозяйственных землях в настоящее время производится более трети продукции растениеводства и в перспективе имеются возможности для значительного роста их продуктивности. От эффективности их использования и охраны во многом зависит экономическая, социальная и экологическая ситуация в стране.

В связи со снижением актуальности дальнейшей экстенсивной мелиорации выросла роль эффективной эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов, тем более что годовые эксплуатационные расходы составляют около 10% стоимости вновь сооружаемого объекта. При этом объёмы работ на существующих объектах остаются довольно большими.

Республиканской программой «Сохранение и использование мелиорированных земель на 2006…2010 годы» предусматривается повысить к 2010 году продуктивность пашни на мелиорированных землях в 1,5 раза и довести ее до 52,4 центнера кормовых единиц на 1 гектар, луговых земель — до 32,8 центнера кормовых единиц на 1 гектар, что будет соответствовать потенциальным возможностям этих земель.

Важная роль в мелиорации отведена осушительным и оросительным мелиоративным системам, важнейшим их составным элементом, во многом определяющим функционирование всей системы, зачастую является сеть каналов.

В условиях длительной эксплуатации и недостаточного ухода, под воздействием природно-климатических и искусственных факторов, выходят из строя мелиоративные системы и их элементы: происходят изменения продольного и поперечного профилей каналов за счет заиления, размыва, обрушения откосов и дна каналов, осадки грунта, зарастания их травянистой и древесно-кустарниковой растительностью, что является большим препятствием для их нормальной работы. Это приводит к снижению пропускной способности каналов и повышению уровня воды, что нарушает функционирование всей системы.

На выполнение ремонтно-эксплуатационных работ предусмотрено направить 704,7 млрд. рублей средств республиканского бюджета, за счет которых будут очищены 41 тыс. километров каналов от сверхдопустимого заиления и 38,3 тыс. километров от кустарника, производиться ремонт и обслуживание гидротехнических сооружений, каналов, дренажных систем, насосных станций и дорог.

Скашивание и удаление травянистой и древесно-кустарниковой растительности с откосов, берм каналов и дна является одной из основных операций по уходу за мелиоративными системами.

Для поддержания мелиоративных каналов в работоспособном состоянии, растительность необходимо периодически скашивать в течение всего вегетационного периода. Поэтому каналоокашивающие машины являются неотъемлемой частью комплекса машин по уходу за каналами [4].

Откосы и бермы каналов желательно использовать как площади для получения кормовых трав, поэтому травы мульчируют, подкармливают, орошают и скашивают. Однако, вследствие снижения объёмов эксплуатационных работ по уходу за гидротехническими сооружениями, постепенно среди кормовых трав появляются сорняки, а затем отдельные участки каналов зарастают древесно-кустарниковой растительностью, что приводит к снижению их транспортирующей и пропускной способности.

Существует несколько наиболее распространенных способов удаления травянистой и древесно-кустарниковой растительности на мелиоративных каналах: механический, химический, термический и биологический [1,3,5].

Химический способ с использованием арборицидов применяют для угнетения древесно-кустарниковой растительности на корню. Химическую обработку растительности проводят опрыскивателями, аэрозольными генераторами и брандспойтами в безветренные летние дни с конца мая до середины августа [5]. Химический метод уничтожения растительности имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих его применение: недейственность для многих пород деревьев и кустарников; большой расход химических препаратов и высокая стоимость обработки при использовании наземных средств (опрыскивателей); зависимость от метеорологических условий; необходимость проводить обработку только в определенные периоды года; отсутствие уверенности в надлежащем эффекте.

Термический способ — заключается в сжигании надземной части кустарниковой растительности и поросли. Для этой цели выпускаются различные огнеметы и газопламенные машины, которые установлены на тракторах небольшой мощности. Достоинства способа — простота, одновременное уничтожение разных видов и размеров растительности, возможность обработки каналов различной формы. Основные недостатки — большой расход топлива, загрязнение окружающей среды, а также значительная пожароопасность [1,3].

Также для уничтожения древесно-кустарниковой растительности можно использовать устройства, которые воздействуют на нее током.

В подавляющем большинстве травянистую и древесно-кустарниковую растительность на мелиоративных системах удаляют машинами непрерывного действия с активными рабочими органами.

Классифицировать их можно следующим образом.

По технологическому назначению машины делятся на косилки, подборщики срезанной растительности, косилки-подборщики, плавучие комбайны, косилки-измельчители, опрыскиватели, машины для электроискрового угнетения растительности, ручные косилки обрезчики ветвей. мелиоративный скашивание подборщик.

По виду базовой машины — навешенные на трактор колесный, трактор гусеничный, мотоблок, автомобиль, специальное колесное шасси, катер, мотобот, понтон.

По месту навешивания рабочего органа — с фронтальной, передней боковой, боковой, задней боковой и задней схемой навешивания, а также навешенные на дополнительную опору, поворотную платформу или поворотную колонку.

Зоной их передвижения могут быть берма, откос, берма и откос, берма и дно, откос и дно, два откоса, а также русло канала (плавучие).

По обрабатываемому элементу поперечного сечения канала — для обработки бермы, откоса, дна, откоса и дна и полнопрофильные.

Косилки, применяемые для скашивания растительности на мелиоративных каналах, выполненных в земляном русле, отличаются большим разнообразием: по характеру агрегатирования, по расположению режущих аппаратов, по принципу действия и по типу режущих аппаратов [4].

По материалам патентного поиска и литературных источников, косилки, используемые для скашивания растительности на мелиоративных каналах, можно классифицировать по следующим основным признакам:

По способу присоединения к трактору — прицепные и навесные.

По виду взаимодействия режущих элементов со срезаемой растительностью косилки делятся на косилки бесподпорного (рубящего, ударного или инерционного), подпорного и ударно-скользящего действия.

Косилки по типу режущего аппарата делятся на косилки с сегментным (двухножевым или беспальцевым), сегментно-пальцевым, ротационным и роторным (дисковым), стреловидным, с волочащейся косой, цепным или с барабанным режущим аппаратом и др.

Согласно данной классификации мелиоративные косилки по типу рабочих органов делятся на 2 основные группы:

• -с сегментно-ножевыми режущими аппаратами возвратно-по-ступательного действия (с сегментным (двухножевым или беспальцевым) и сегментно-пальцевым);
• -с режущими аппаратами вращательного действия (ротационным и роторным (дисковым));

Следует отметить, что косилки с сегментно-ножевыми режущими аппаратами возвратно-поступательного действия не получили широкого применения при окашивании мелиоративных каналов ввиду ряда недостатков:

• -невысокая производительность (0,5…1 га/час на 1 м захвата);
• -изменяющаяся в процессе одного цикла скорость резания отрицательно сказывается на качестве среза;
• -возвратно-поступательное движение ножей вызывает появление значительных знакопеременных инерционных сил, воздействующих на рабочие элементы конструкции, что снижает их эксплуатационную надежность;
• -наличие противорежущих подпорных элементов приводит к забиванию режущего аппарата на густом и перепутанном травостое и при наличии кустарника.

Анализ мирового опыта показывает, что преимущественное развитие получили косилки с режущими аппаратами бесподпорного резания и вращательным движением ножей, производительность которых выше, чем сегментно-пальцевых.

Режущие аппараты вращательного действия можно разделить на аппараты с осью вращения параллельной окашиваемой поверхности и аппараты с осью вращения перпендикулярной окашиваемой поверхности (роторные).

В свою очередь режущие аппараты с осью вращения параллельной окашиваемой поверхности классифицируют по типу рабочего органа на аппараты с цилиндрическим и спиральным рабочим органом.

Режущие аппараты бесподпорного резания с осью вращения параллельной окашиваемой поверхности оси представляют собой горизонтальный вал (вал, расположенный параллельно окашиваемой поверхности) с шарнирно-подвешенным к валу с помощью двойного шарнира (чаще всего на одно или два звена цепи) ножами. Эти режущие аппараты получили ограниченное применение в мелиоративных косилках как у нас в стране, так и за рубежом из-за таких недостатков как громоздкость конструкции, высокая металои энергоемкость. Кроме того, использование такого режущего аппарата на закустаренных участках практически невозможно.

В связи с ростом объемов работ по окашиванию и необходимостью повышения производительности косилок, в последние годы широкое распространение получили трех и многороторные (в основном четырехроторные) косилки. Режущие аппараты таких косилок — вращательного действия с осью вращения перпендикулярной окашиваемой поверхности, хорошо срезают тонкостебельные, толстостебельные растения и поросль на откосах каналов с любым заложением, экономичны и легки в обслуживании. Такие режущие аппараты представляют собой корпус редуктора, который состоит из верхней и нижней штампованных из листовой стали частей. В корпусе установлены вертикальные валы (роторы) с дисками на которых шарнирно или жестко закреплены ножи. Привод роторов осуществляется от установленного сбоку на режущем аппарате гидромотора или конического редуктора и цилиндрических зубчатых прямозубых колес.

Их в свою очередь можно классифицировать по следующим признакам:

По расположению привода делятся на аппараты с верхним, нижним и комбинированным приводом.

По типу привода бывают с зубчатой передачей, с клиноременной передачей, с цепной передачей на роторы, приводом от гидромотора и пневматическим приводом.

По числу роторов могут быть одно-, двух-, трехи многороторными.

По форме роторов могут быть дисковые (круглый, эллипсный, треугольный и комбинированный), цилиндрические, конические, в форме креста и дисковые с лопатками для транспортирования скошенной массы. Для повышения надежности, можно использовать роторы с радиальными прорезями на дисках [2], что способствует охлаждению смазки, находящейся в корпусе режущего аппарата.

По количеству ножей на роторе — двухножевые, трёхножевые и четырехножевые.

По типу режущего элемента их можно разделить на:

• -дисковые с неподвижно закрепленными на диске ножами (например, сегментами);
• -с цепными и гибкими элементами (лесками);
• -дисковые с шарнирно закрепленными ножами;
• -рабочие органы, у которых вместо дисков стоят вращающиеся траверсы, на концах которых шарнирно закреплены ножи.

Ножи последних двух рабочих органов при встрече с препятствиями отклоняются назад, что уменьшает вероятность их поломок.

По направлению вращения роторов (если рассматривать два соседних ротора (левый и правый относительно направления поступательного движения)) — встречное, когда линейные скорости ножей в зоне между роторами направлены в сторону движения агрегата (вперед); встречное, когда линейные скорости ножей направлены против движения агрегата (назад); одностороннее вращение (правое и левое). В режущем аппарате возможны самые разные комбинации рассмотренных вариантов.

По способу копирования рельефа — с неподвижным сферическим диском, проворачивающейся тарелкой, шаровым шарниром и опорными колёсами.

По расположению ножа относительно вертикальной оси стебля бывают с перпендикулярным расположением и под углом.

Представленная классификация косилок охватывает практически все реализуемые в практике направления в создании технических средств, используемых для скашивания растительности.

Рисунок 1 — Основные положения рабочего органа мелиоративных косилок.

1 — режущий аппарат; 2 — двухзвенная навеска; 3 — базовый трактор; 4 — боковой противовес.

Большинство используемых при окашивании мелиоративных каналов косилок являются косилками сельскохозяйственного назначения или созданы на базе сельскохозяйственных, окашивание откосов для которых не является основной операцией. Угол наклона окашиваемой поверхности для них изменяется в довольно узких пределах. Они не учитывают специфических требований (различные высота, густота и диаметр стеблей травостоя, наличие древесной и кустарниковой поросли, большой диапазон уклонов, неровности рельефа, как берм, так и откосов, наличие посторонних предметов на бермах, откосах и дне каналов, ограждений и гидросооружений, разнообразные грунтовые условия) к технологическим возможностям косилок при работе на каналах мелиоративных объектов в условиях, значительно отличающихся от горизонтального скашивания растительности.

Проведя анализ представленной классификации, а также располагая специфическими требованиями к технологическим возможностям косилок именно при работе на каналах мелиоративных систем, можно сделать вывод, что для скашивания растительности наиболее эффективным будет применение многороторных косилок с режущим аппаратом с осью вращения перпендикулярной окашиваемой поверхности, боковой навеской на оборудование типа «стрела-рукоять» и шарнирным креплением двух ножей перпендикулярно стеблю на эллипсные либо круглые диски.

На рисунке 1 представлена схема с основными положениями рабочего органа мелиоративной роторной косилки. Роторный режущий аппарат 1 с помощью двухзвенной навески типа «стрела-рукоять» 2 агрегатируется с базовым трактором 3. Режущий аппарат связан с рукоятью посредством соединительного звена, предупреждающего воздействия стрелы на режущий аппарат при поперечных колебаниях базовой машины. Навеска управляется гидроцилиндрами и крепится к правому лонжерону трактора между его передним и задним колесами. Режущий аппарат приводится в действие от гидромотора. Для повышения устойчивости косилка снабжается боковым противовесом 4, управляемым гидроцилиндром.

Библиографический список

• 1. Борщов, Т. С. Культуртехника в нечерноземной зоне / Т. С. Борщов, И. А. Гинтовт. — М.: Колос, 1981. — 253 с.
• 2. Режущий аппарат: пат. 5205 Респ. Беларусь, МПК A01D 34/01 / Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец; заявитель Белорус. гос. с-х. академия. № u 20 080 681; заявл. 02. 09. 08; опубл. 19. 01. 09 // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. — 2009. — №.2 — С.151
• 3. Рылов, В. Н. Основы современной культуртехники / В. Н. Рылов, Х. Н. Стариков. — М.: Колос, 1973. — 272 с.
• 4. Погоров, Т. А. Скашивание и удаление растительности из каналов косилками шнекового типа: дис. … канд. техн. наук. 06.01.02 / Т. А. Погоров.? Новочеркасск, 2005.? 151 с.
• 5. Ясинецкий, В. Г. Организация и технология гидромелиоративных работ / В. Г. Ясинецкий, Н. К. Фенин. — М.: Агропромиздат, 1985. — 352 с.