Меліоративні машини

План

1. Види меліоративних робіт

2. Машини для підготовки земель до освоєння і культуротехнічних робіт

3. Машини для прокладання відкритих каналів (каналокопачі)

4. Машини для розрівнювання кавальєрів, планування дна і укосів

5. Машини для закріплення (стабілізації) укосів

6. Машини для влаштування протифільтраційних покриттів

Використана література

1. Види меліоративних робіт

Будівництво і експлуатація водогосподарських споруд і об'єктів провадиться загальнобудівельними і меліоративними машинами. Використання будівельних машин на меліоративних роботах доцільне у тих випадках, коли характер виконуваних процесів (операцій) мало відрізняється від загальнобудівельних, досягається необхідна якість робіт і достатня продуктивність, або тоді, коли за умовами робіт меліоративні машини не можуть бути використані або ж їх використання недоцільне. До таких робіт відносяться: будівництво і очищення магістральних каналів (великої ширини по дну і глибини); регулювання рік, водоприймачів; переміщення великих мас ґрунту при будівництві великих каналів, гребель, дамб, дорожніх та інших насипів; зведення подушок каналів; риття та засипання траншей; планування та інші роботи на будівництві доріг; велике будівельне планування земель, підготовка трас для протяжних меліоративних споруд; нарізання терас; пошарове ущільнення і зволоження ґрунту у земляних спорудах; ущільнення дорожніх покриттів різних типів; розпушення важких і мерзлих ґрунтів; різні бетонні, залізобетонні і монтажні роботи; транспортування вантажів, навантажувально-розвантажувальні роботи.

Однак у будівництві і експлуатації водогосподарських споруд є ряд операцій і процесів, які настільки специфічні за умовами виконання і агромеліоративними вимогами, що вони або не можуть бути виконані загально будівельними машинами, або застосування цих машин недоцільне в зв'язку з великим об’ємом робіт по доробленню об'єктів, що будуються. До таких робіт відносять: будівництво і очищення від намулів і рослинності осушувальних і зрошувальних каналів глибиною до 3 м, планування дна і укосів каналів; розрівнювання кавальєрів; стабілізація укосів осушувальних каналів різними способами; протифільтраційне облицювання зрошувальних каналів, влаштування температурних швів і догляд за облицюванням; ущільнення ґрунту на дні і укосах каналів; будівництво дренажу різних видів, очищення замулених дрен; видалення рослинності різних видів при освоєнні земель і провадженні культуртехнічних робіт, очищення земель від каміння, первинна обробка меліорованих земель; планування і вирівнювання земель і підготовка їх до поливу; влаштування і зарівнювання зрошувальної і осушувальної мереж; зрошення та інше. Ефективне виконання цих робіт можливе тільки за умови застосування спеціальних меліоративних машин. Меліоративною машиною називають таку машину, робочі органи якої спеціалізовані для виконання однієї або декількох операцій технологічного-меліоративних робіт у відповідності з агромеліоративними вимогами. Основними ознаками меліоративних машин є: вузька спеціалізація роби і робочих органів для виконання одного технологічного процесу з декількох операцій або окремих операцій у меліорації, тісний зв'язок форми і розташування робочого органа з видом і профілем (конфігурацією) розроблюваної меліоративної споруди; можливість зміни профілю споруди шляхом зміни положення робочого органа; використання, як правило, тільки на меліоративних роботах (або аналогічних їм); у більшості випадків – однопрохідність; одержання за один прохід закінченої споруди або процесу; у більшості – неперервність дії.

Загальнобудівельні машини, що застосовують у меліорації, характеризуються наступними ознаками: універсальність робочих органів у межах виконуваних видів робіт; застосування на всіх видах будівельних робіт і багатьох операціях меліоративних робіт різних видів машин; відсутність зв’язку між формою робочого органа і профілем меліоративної споруди; як правило, – багатопрохідність; у більшості випадків, – циклічність дії; незавершеність робо чого процесу і потреба у дороблювальних роботах.

Різниця між меліоративними і будівельними машинами полягає у принципових особливостях конструкції і типу робочого, органа. Такі ж конструктивні ознаки цих машин, як тип базової машини, силового і ходового обладнання системи керування, ступінь автоматизації, можуть бути спільними для обох типів машин.

Комплексна механізація меліоративних робіт повинна ґрунтуватися на оптимальному поєднанні використання будівельних та меліоративних машин. В основу такої оптимізації повинні бути покладені принципи забезпечення максимальної продуктивності з високою якістю, мінімальних трудомісткості і вартості робіт.

2. Машини для підготовки земель до освоєння і культуротехнічних робіт

Культурною називають освоєну та залучену до сільгоспвикористання землю, вільну від деревини, каміння та інших сторонніх включень з міцним орним шаром. щоб зробити землю культурною її очищують від лісу, чагарнику, пнів, каміння, здійснюють первинну оранку, розпушення дернового шару, вирівнювання полів і таке інше.

Машини для підготування земель до освоєння – це кущорізи; машини для зведення лісу та дрібнолісся; машини для корчування пеньків; каменезбиральні машини; машини Для збирання, вантаження і транспортування зрізаної рослинності; спеціальні плуги; ґрунтообробні фрези; дискові борони; сільськогосподарські котки; вирівнювачі. (Рис. 1).

При підготовці земель до освоєння дотримуються наступних вимог: при попередній підготовці поверхні максимально зберігають верхній родючий шар ґрунту; зменшують міжсезонний період виконання робіт: підвищують коефіцієнт використання сільськогосподарських угідь.

Підготовку земель до освоєння починають кущорізи. Призначення кущорізів – зрізування надземної частини чагарникових заростей.

Загальні вимоги до них: якнайнижче зрізання стовбурів (бажано біля самої кореневої шийки), мінімальне порушення дернини, видалення невеликих пеньків і купин, можливість роботи на ділянках з нерівним рельєфом і на перезволожених ґрунтах, достатня бокова стійкість.

Розрізняють кущорізи з пасивним і активним робочими органами.

Найбільш розповсюджені кущорізи з пасивним робочим органом-клиноподібним відвалом з двома ножами з обох сторін (рис. 1).

В процесі роботи при пересуванні трактора леза ножів, встановлених на відвалі 2 (рис. 1), врізаються в стовбури та зрізують їх, а відвал і огорожа 5 відсовують зрізану масу у валки. Амортизатори пом'якшують удари відвала в штовхаючу раму 4.

Рис. 1. Класифікація машин для підготовки земель до освоєння та культуртехнічних робіт

Робочий орган з'єднаний із штовхаючою рамою за допомогою литої змінної головки. Він надівається на кульову головку рами і кріпиться до неї пальцями і вушками.

Відвал з ножами самовстановлюється за рельєфом ґрунту і рівномірно зрізає чагарник. У робочому положенні він ковзає на лижах. Краще всього працювати на ґрунтах, які підмерзли.

Піднімають і опускають раму 4 з робочим органом двома гідроциліндрами, які працюють від гідропривода трактора.

Шліфувальна головка, яка додається до машини, призначена для заточування ножів кущоріза. Вона приводиться від трактора через гнучкий вал.

Такі кущорізи мають ширину захвату до 3,6 м і зрізають кущі діаметром до 12 см.

Кущорізи з активними робочими органами в практиці гідромеліоративного будівництва використовують мало, але вони мають меншу питому витрату потужності на одиницю розчищеної площі, не залишають незрізаних рослин, не порушують родючий шар ґрунту, менш металомісткі, проте значно складніші за будовою.

Для, видалення деревної рослинності з діаметром стовбурів 12…60 см і більше застосовують машини та обладнання, які за технологічною ознакою можна поділити на ті, що корчують (звалюють) дерева разом з корінням, і ті, що перепилюють стовбури або перерізують кореневу систему.

Для звалювання окремих дерев з корінням застосовують трактори зі спеціальним навісним обладнанням – штовхачем деревовалом-корчувачем. Для звалювання дерев діаметром до 70 см упор натискає на стовбур на висоті до 3 м. Останній нахиляється, а коріння корчують зубами, закріпленими нижче деревовала.

Деревовал з кліщезахватним робочим органом захоплює стовбур дерева напівкруглими важілями (клішні-захвати), які стягуються гідроциліндром через тяги, корчує дерева або чагарники підйомом гідроциліндрами навісної системи і рухом трактора. Максимальний діаметр дерев, які корчують, – 23…35 см. Ширина захвату – 1 м. Продуктивність – до 200 дерев діаметром 20 см за сівозміну. Більш міцний деревовал корчує стовбур клішнею-захватом за допомогою гідроциліндра з опорою на лижу.

Для суцільного звалювання лісу з корінням застосовують також корабельні (тралові) ланцюги довжиною 55…90 м, шириною захвату до 25 м і канати діаметром до 32 мм, довжиною до 280 м, які буксирують за кінці двома тракторами. До ланок ланцюгів кріплять важку кулю діаметром до 2,5 м, яка допомагає звалювати дерева. Продуктивність досягає 40 га/зм.

Деревовал, призначений для перепилювання стовбурів, має ланцюгову пилку, яка працює в площині, перпендикулярній до руху. Недолік таких машин – хаотичне звалювання дерев, можливий перекіс і заклинювання пилки.

Застосовуються також машини, які перерізують стовбур дисковою пилкою. Зрізаний стовбур спирається нижньою частиною на захисний диск пилки і утримується захватами-іклами.

Машина для зведення лісу та дрібнолісся – навісний деревовал з диковою пилкою. Вона призначена для зрізування і пакетування чагарнику і дрібнолісся при підготовці торфових масивів. Машина має дискову фрезу із захисним диском. На стрілі встановлений стояк з гідрозахватами, які утримують стовбури та укладають їх на важіль із зубами, формують пакет, який транспортують навантажувачем після дії виштовхувача або самою машиною. Керування здійснюють гідроциліндрами і гідроприводом захватів.

Ці машини мають виліт стріли від 1,5 до 8 м і вантажопідйомність при найбільшому вильоті стріли 12..30 кН, зрізують дерева діаметром 55…90 см.

Корчувальні машини призначені для корчування пеньків та чагарників разом з кореневою системою та навантаження окремих каменів і дерев.

За способом корчування машини та обладнання можна поділити на такі підгрупи: з канатною тягою; машини, які корчують пеньки зубами або важелями з комбінованим рухом поступальним переміщенням і підйом; машини, які корчують пеньки зубами або гаками поступальним переміщенням; машини з грейферним захватом; комбіновані.

Корчувальні машини класифікуються ще за такими ознаками:

·           за типом робочого органа – активні та пасивні;

·           за типом агрегатування робочого обладнання з трактором – з попередньою або задньою навіскою та причіпні;

·           за типом керування – з канатною та гідравлічною системами керування

Корчувачі та корчувачі-збирачі з переднім розташуванням робочого органа завдяки простоті конструкції знайшли найширше використання.

Корчувачі призначені для корчування пеньків, великих каменів, чагарників, окремих дерев і переміщення їх на невеликі відстані. На робочому органі вони мають не більше чотирьох зубів (див. рис. 2, а).

Корчувачі-збирачі мають відвали з уширювачами, на яких встановлено шість-дев'ять зубів. Тому їх застосовують ще й для згрібання викорчуваної маси, зрізаного чагарнику і переміщення пеньків і каміння у вали (див. рис. 2,6).

Корчувачі та корчувачі-збирачі з передньою навіскою складаються з базової машини – трактора 5 (див. рис. 2, а, б), штовхаючої рами 4 та щита-відвала 2 із зубами. Штовхаюча рама разом з відвалом піднімається та опускається гідроциліндрами 3. Корчують пеньки комбінованим способом – тяговим зусиллям трактора та підйомним механізмом, а в деяких машинах, і поворотом відвала у вертикальній повздовжній площині. Можливість такого повороту відвала поліпшує та прискорює процес корчування і дає можливість піднімати, транспортувати та завантажувати пеньки в транспортні засоби.

Для корчування чагарнику та збирання викорчуваної маси користувачів переобладнують у корчувачі-збирачі. Для цього до основного відвала кріплять уширювачі з допоміжними зубами.

Машини циклічної дії з комбінованим рухом робочого органа не потребують ручної праці.

Недоліки цих машин: великі динамічні навантаження на відвал, раму та трактор; недостатня видимість робочого органа з кабіни; руйнування дернини та рослинного покриття; згрібання родючого шару ґрунту.

Каменезбиральні машини можуть бути циклічної і неперервної дії. Машини циклічної дії видаляють велике і середнє каміння, що лежить на поверхні або в орному шарі, і транспортують на відстань 50…100 м або вантажать у транспортні засоби. Машини неперервної дії видаляють з орного шару і збирають з поверхні мале й середнє каміння в процесі суцільного розпушування та просіювання орного шару. Вони бувають напівпричіпними або причіпними. Ґрунт розпушують робочими органами пасивної (зуби, ножі, лемеші) і активної (ротаційні) дії. Зібране каміння розвантажують у бункери-накопичувачі або в транспортні засоби, які рухаються поряд з машиною, та вивозять за межі очищуваної ділянки.

Частіше застосовують машини циклічної дії. Поворотний або неповоротній відвали таких машин здійснюють комбіновані рухи: поступальний разом з трактором і вертикальний або підйом з поворотом відвала із зубами. Викорчуване каміння транспортують піднятою штовхаючою рамою. Машини неперервної дії мають два робочі органи: землерийний та сепарувальний.

У машині з ґратчастим ковшем-гребінкою, який складається з двох бокових щитів і зубів, що шарнірно закріплені на напівпричіпній рамі, ґратчастим ковшем і бункером керують гідроциліндрами. Зубами ковша-гребінки провадять суцільне розпушення ґрунту і заповнюють його камінням. Ґрунт просівається між зубами ковша. Після заповнення ківш з камінням повертають гідроциліндром навколо осі та розвантажують у ґратчастий бункер. У деяких машин ківш-гребінку встановлюють збоку трактора.

У машині з лемешем і вібраційним (або ексцентриковим) хитним грохотом завдяки струшуванню добре відокремлюється ґрунт від каміння, яке переміщують у транспортний засіб скребковим конвеєром. Велика пропускна спроможність у дискового сепаратора. Він складаються з 8… 16 приводних валів на кожному з яких встановлені диски, що подрібнюють ґрунтові грудки і відокремлюють каміння. Каміння скребковим конвеєром завантажують у транспортний засіб.

У машині з подвійною сепарацією ґрунт з камінням за допомогою стрічкового конвеєра подається до каменедробильного барабана, який подрібнює грудки фунту та частково відокремлює ґрунт від каміння. Остаточно сепарація здійснюється на конвеєрі, де провадиться інтенсивне струшування за ранок перекочування ланцюга по струшувальному ролику. Відокремлений ґрунт частково проходить у зазори грохота, а каміння з грудками ґрунту через відбійний щит надходить на дисковий сепарувальний барабан. У барабані відбувається відокремлення каміння від ґрунту та дрібного каміння.

Активний землерийний робочий орган, який приводиться у рух від ВВП трактора, сприяє первинному відокремленню ґрунту від каміння за рахунок відкидання каміння з ґрунтом жорсткими та пружними зубами роторів на маятниковий сепаратор.

Подальший розвиток каменезбиральних машин йде в напрямку збільшення ширини захвату та вантажопідйомності в машинах циклічної дії, удосконалення сепараторів і землерийних робочих органів у машинах неперервної дії.

Застосовують також комплекси робочого обладнання для каменезбиральних робіт на базі тракторів тягового класу 50 кН: ківш для завантаж дрібного каміння; навантажувач середнього та дрібного каміння; закидач-зарівнювач, розпушувач-вичісувач каміння; чагарникові граблі.

Для розколювання великого каміння застосовують пересувні електрогідравлічні установки на автомобільному шасі, де встановлена гідравлічна станція з електроприводом. Робочу рідину подають по шлангах до гідромолота для розколювання каміння.

Знаходять використання також пневмогідравлічні молоти на рукояті гідравлічного одноковшового екскаватора. Існують каменезбиральні машини, в яких відсортоване велике каміння в дробарці перетворюють на щебінь.

Зрізану рослинність збирають у вали і купи чагарниковими граблями, корчувальними боронами, корчувачами-збирачами. Для вантаження зібраної рослинності застосовують навантажувачі. Перевозять деревні залишки та каміння на лижах і тракторних причепах на гусеничному та колісному ходу. Для вивезення лісу використовують трелювальні трактори та корчувально-трелювальні лебідки. Для збирання кореневих і деревних залишків і валкування дрібних деревних залишків застосовують підбирачі та валкувальннки дрібних залишків.

Чагарникові граблі бувають з передньою та задньою навіскою робочого органа.

Передній робочий орган має ґратчасту раму. У гнізда нижньої частини рами встановлені зігнуті зуби, які мають плоску нижню поверхню та направлені вперед у вигляді клина. Під час руху чагарникових граблів зуби підхоплюють зрізану рослинність, яка утворює перед рамою вал. Після переміщення до місця укладання чагарникові граблі відсовуються заднім ходом, залишаючи вал на місці. Навісний робочий орган чагарникових граблів на задній рамі являє собою решітку, в нижній частині якої встановлені 7…8 зубів для збирання чагарника. Чотири зуба спираються на опорні лижі. Такий робочий орган навішують також на задню навісну систему трактора. На передню навісну раму встановлюють робочий орган граблів-збирачів – ґратчастий відвал з прямими зубами. Робочий орган навантажувача рослинності із щепним захватом це – подвійна стріла, на нижньому кінці якої шарнірно псині верхні і нижні захвати. Стрілу піднімають гідроциліндрами. Захватами керують гідроциліндри через штанги. Нижні захвати-щелепи вводять під навантажувану рослинність і виштовхують її до верхніх захватів. Вантажать рослинність опусканням нижніх захватів.

Навантажувач з поворотним відвалом має простий робочий орган у вигляді плоского відвала з подовженими зубами. Трактор рухом вперед заглиблює відвал зубами під вал зрізаної рослинності. Піднімаючи раму з відвалом і повертаючи останній гідроциліндром, вантажать рослинність у автомобілі або на тракторні візки.

За допомогою каменезбиральної машини або навантажувача рослинності завантажують транспортні причіпні лижі. Саморозвантажувальні лижі перевертають назад гідроциліндрами навісної системи трактора. Якщо підйом лижі недостатній для розвантаження, то заднім ходом трактора її можна підняти до вертикального положення.

Саморозвантажувальний тракторний причіп має платформу зі знімними бортами. Рама причепа через арку спирається на передню вісь і дві задні півосі. Для розвантаження платформу піднімають гідроциліндром. На причепі можна перевозити самохідні та причіпні машини, для вантаження яких причіп оснащений похилими містками та лебідкою з приводом від вала відбору потужності трактора.

Первинна обробка – складова частина культуртехнічних заходів. До її складу входять: оранка, боронування, фрезерування, розпушення, планування, ущільнення ґрунту і таке інше. При цьому використовують чагарниково-болотні та дискові плуги, спеціальні борони, ґрунтообробні фрези, розпушувачі, вирівнювачі сільськогосподарські, котки, інші машини та обладнання.

Чагарниково-болотні плуги бувають одно-, дво – та трикорпусні для первинної оранки земель з попередньо зрізаним чагарником і розкорчованих, Однокорпусні та дискові плуги застосовують для оранки площ з великою і кількістю деревних залишків і вкритих чагарником висотою до 1,5…2 м.

Плуги бувають причіпні та навісні з гідравлічним, механічним і комбінованим керуванням.

Навісні чагарниково-болотні плуги бувають без опорного колеса та з опорним колесом. Раму плуга навішують на важелі навісної системи.

Полиця має напівгвинтову чи гвинтову робочу поверхню для кращого приорювання чагарника. В нижній частині полиці розташований леміш (іноді долото). Позаду полиці кріплять перо, яке поліпшує обертання скиби.

Перед плужним корпусом до рами чіпляють ніж з лижею. Проміжок між і корпусом і ножем закривають спеціальним щитом для запобігання від забивання. Глибину оранки плуга без опорного колеса можна регулювати підйомом і опусканням опорної лижі. Якщо є опорне колесо, то глибина оранки залежить від встановлення ручного гвинтового механізму. Підйом і опускання і шуга виконують гідроциліндрами навісної системи. Гідроциліндри при роботі знаходяться в плаваючому положенні, а плуг спирається на лижу або опорне колесо.

Навісні плуги більш маневрені, ніж причіпні, вони легше очищуються при забиванні рослинністю.

Рама чагарниково-болотних плугів для зменшення забивання рослинністю розташована вище і міцніша (так само, як і корпус), ніж у звичайних сільськогосподарських плугів. Ширина захвату плугів 0,6…1,35 м, глибина оранки 0,25…0,4 м.

У причіпних дискових борон кожна секція двосекційної борони має раму з двома дисковими батареями. Передня секція розробляє ґрунт в одному напрямку за рахунок розташування дисків опуклістю всередину, а задня – в іншому (опуклість дисків назовні). Тягами міняють кут атаки для зміни інтенсивності подрібнення скиби.

Рис. 3 Ґрунтообробні фрези: а – причіпна (вигляд ззаду); б – навісна (вигляд спереду); 1 – опорне колесо;2 – гвинтовий механізм регулювання глибини фрезерування; 3 – кожух; 4 – граблі; 5 – ножі; 6 – сошник; 7 – редуктор; 8 – бортовий редуктор; 9 – місця кріплення до важелів і тяги навісної системи; 10-карданно-телескопічний вал; 11 – колінчаста напіввісь

Глибину боронування регулюють поворотом колінчастої осі гвинтовим механізмом або гідроциліндром.

Навісні дискові борони кріплять до навісної системи тракторів. У них так само змінюють кут атаки.

Ширина захвату дискових борон, що агрегатуються з тракторами, 2,2…3,5 м, глибина обробки 20…25 см. Застосовують диски діаметром 500…1000 мм, по 5–9 дисків у одній батареї. Продуктивність борони при роботі в один слід 1… 1,8 га/год.

Ґрунтообробні фрези призначені для поверхневого розпушення ґрунту без обороту шару при освоєнні осушених боліт і задернілих мінеральних ґрунтів, при корінному покращенні луків і пасовищ, добуванні торфу, а також при розробці шару ґрунту після оранки.

Вони бувають причіпні та навісні. їх ще називають болотними. Фрезерний барабан з ножами 5 (рис. 3), обертаючись навколо своєї осі, переміщається в площині, перпендикулярній осі обертання. При цьому здійснюється суцільне розпушення та подрібнення ґрунту і дернини на глибину до 25…30 см. Фрезерний барабан, насаджений на вал, складається з кількох секцій-дисків, на кожному з яких закріплюють від двох до восьми ножів 5. Диск може повертатися по відношенню до вала при зустрічі ножів з перешкодою. Він має фрикційну передачу.

Фрезерний барабан причіпної фрези (рис. 3, а) встановлений у рамі з кожухом 3, яка через дві колінчасті напівосі спирається на колеса 1. Змінюючи положення напівосей гвинтовим механізмом 2, можна регулювати глибину обробки. Позаду фрези ставлять граблі 4 для утримання шматків дернини, що кидаються.

Барабан навісної фрези (рис. 3, б) встановлений на рамі, яку начіпляють у і очках 9 на навісну систему трактора. Рама під час роботи спирається на і ґрунт двома колесами 1 або зігнутими штабами з лижами, які можна регулювати по висоті. Привод фрези – від вала відбору потужності трактора.

Фрези мають ширину захвату 0,9…2 м і обробляють ґрунт на глибину 20…25 см. Діаметр барабана з ножами – 0,56. 0,75 м. Кількість ножів 16…120. При частоті обертання від 3,3…5 с-¹ і робочій швидкості 3,6…4,6 км/год продуктивність досягає 0,3…0,5 га/год. Основний недолік фрез 4 низька продуктивність тому, що для достатнього подрібнення ґрунту потрібно два-три проходи.

Болотно-торф'яні прикочують ґрунти причіпними та навісними котками. Причіпні гладкі водоналивні котки мають власну масу біля 2500 кг, з водою – біля 7500 кг. Ширина захвату – 4,2…4,5 м. Агрегатують їх по три з трактором класу 30 кН. Кожний коток обертається з віссю в підшипниках, закріплених на рамі. Найбільший питомий тиск котка на ґрунт не перевищує 69 кПа, на торф'яних ґрунтах рекомендують тиск 29,4…49,0 кПа, на мінеральних – 49,0…69,7 кПа.

Для вирівнювання (планування) ґрунтів застосовують причини вирівнювачі купинорізи та багатовідвальні планувальники-вирівнювач.