Научная статья на тему 'Разработка и обоснование параметров и режимов работы дренажной машины'

Разработка и обоснование параметров и режимов работы дренажной машины Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

CC BY
34
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
дренаж / дренажные каналы / защита / мелиорация / почва / склоны / фильтрация / эрозия / slopes / soil / erosion / protection / melioration / filtration / drainage / drainage channels

Аннотация научной статьи по Сельскохозяйственные науки, автор научной работы — Шекихачев Ю. А., Апажев А. К., Дзуганов В. Б., Пазова М. Т., Балкаров Р. А.

Введение. В настоящее время требуются оригинальные подходы к разработке инженерных мероприятий и технических средств, которые будут способствовать повышению противоэрозионной устойчивости почв. Для решения указанной проблемы предлагается кротодренажная машина для повышения эффективности прокладки дренажей в целом и увеличения водоотведения, что будет способствовать более быстрому осушению дренированных территорий, а также совершенствованию технологического процесса прокладки кротового дренажа. Анализ процесса работы дренажной машины показал, что эффективность выполняемого ею процесса определяется в основном глубиной обработки почвы, поступательной скоростью машины и количеством рабочих органов. Материалы и методы. Объекты исследования: конструктивные элементы ДМ; технологический процесс прокладки кротового дренажа. Предмет исследования: технологические, энергетические и гидрокинематические расчеты дренажной машины, базовый технологический процесс прокладки кротового дренажа. Методы исследования: теоретико-эмпирический, сравнительный, математическое моделирование. Производственные испытания опытного образца дренажной машины проведены в условиях склоновых земель КСХП «Заюково» Баксанского района КБР. Почвы – тяжелый чернозем. Результаты и обсуждение. Предложена конструкция дренажной машины. Обоснованы ее рациональные конструктивно-режимные параметры. Установлено, что расстояние между дренажными каналами определяется временем и периодом года: с увеличением времени оно увеличивается, в весенний период расстояния между дренажными каналами должны быть меньше, чем в летний. Кроме того, расстояние между дренажными каналами определяется также коэффициентом фильтрации и перепадом напора. Заключение. При толщине ножа дренажной машины 0,06 м, диаметре дренера 0,08 м, длине троса 0,25 м, глубине закладки дрены 0,5 м поступательная скорость машины должна варьироваться в пределах 2,0…2,5 км/ч при количестве рабочих органов 1…3 шт. С использованием полученных результатов исследования реконструированы инженерные почвозащитные сооружения в КСХП «Заюково» Баксанского района Кабардино-Балкарской Республики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по Сельскохозяйственные науки , автор научной работы — Шекихачев Ю. А., Апажев А. К., Дзуганов В. Б., Пазова М. Т., Балкаров Р. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development and justification of the parameters and modes of operation of the drainage machine

Introduction. At present, original approaches to the development of engineering measures and technical means are required that will increase the erosion resistance of soils. To solve this problem, a mole-drainage machine is proposed to improve the efficiency of laying drainage in general and increase water disposal, which will contribute to faster drainage of drained areas, as well as to improve the technological process of laying mole drainage. An analysis of the operation of the drainage machine showed that the efficiency of the process performed by it is determined mainly by the depth of tillage, the forward speed of the machine and the number of working bodies. Materials and methods. Objects of research: structural elements of DM; technological process of laying mole drainage. Subject of study: technological, energy and hydrokinematic calculations of a drainage machine, the basic technological process of laying mole drainage. Research methods: theoretical and empirical, comparative, mathematical modeling. Production tests of a prototype drainage machine were carried out in the conditions of sloping lands of the Zayukovo agricultural enterprise of the Baksan district of the KBR. The soils are heavy black soil. Results and discussion. The design of the drainage machine is proposed. Its rational constructive-regime parameters are substantiated. It has been established that the distance between the drainage channels is determined by the time and period of the year: with increasing time, it increases; in the spring, the distances between the drainage channels should be less than in the summer. In addition, the distance between the drainage channels is also determined by the filtration coefficient and the pressure drop. Conclusion. With a drainage machine knife thickness of 0.06 m, a drainer diameter of 0.08 m, a cable length of 0.25 m, a drain laying depth of 0.5 m, the forward speed of the machine should vary within 2.0...2.5 km/h with the amount working bodies 1...3 pcs. Using the results of the study, engineering soil protection structures were reconstructed in the Zayukovo agricultural enterprise of the Baksansky district of the Kabardino-Balkarian Republic.

Текст научной работы на тему «Разработка и обоснование параметров и режимов работы дренажной машины»

^y^yFWWWW^y? ТРУНП ППГИИ MA ШИНЫ И ПКПРУППЛй НИР

WWWWWWWWWWV П ПЯ Л ГРППРПМЫШПГННПГП 1СПМП пгкгл шллллллллл^

ДЛМЯ АМ гиПгиМШШЛЕППиМ и КОМПЛЕКСА

Научная статья УДК 631.312.633

Б01: 10.24412/2227-9407-2023-9-51-62

Разработка и обоснование параметров и режимов работы дренажной машины

Юрий Ахметханович Шекихачев1^, Аслан Каральбиевич Апажев2, Вячеслав Барасбиевич Дзуганов3, Таймира Хасановна Пазова4, Руслан Асланбиевич Балкаров5, Амур Григорьевич Фиапшев6

12, 3 4 5 6 Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В. М. Кокова, Нальчик, Россия 1 [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6300-0823 [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5448-5782 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4286-1733 4pazova65@mail.т, https://orcid.org/0000-0001-6206-8612

5 [email protected], https://orcid.org/0000-0002-8946-7867

6 [email protected], https://orcid.org/0000-0001 -9796-3775

Аннотация

Введение. В настоящее время требуются оригинальные подходы к разработке инженерных мероприятий и технических средств, которые будут способствовать повышению противоэрозионной устойчивости почв. Для решения указанной проблемы предлагается кротодренажная машина для повышения эффективности прокладки дренажей в целом и увеличения водоотведения, что будет способствовать более быстрому осушению дренированных территорий, а также совершенствованию технологического процесса прокладки кротового дренажа. Анализ процесса работы дренажной машины показал, что эффективность выполняемого ею процесса определяется в основном глубиной обработки почвы, поступательной скоростью машины и количеством рабочих органов.

Материалы и методы. Объекты исследования: конструктивные элементы ДМ; технологический процесс прокладки кротового дренажа. Предмет исследования: технологические, энергетические и гидрокинематические расчеты дренажной машины, базовый технологический процесс прокладки кротового дренажа. Методы исследования: теоретико-эмпирический, сравнительный, математическое моделирование. Производственные испытания опытного образца дренажной машины проведены в условиях склоновых земель КСХП «Заюково» Бак-санского района КБР. Почвы - тяжелый чернозем.

Результаты и обсуждение. Предложена конструкция дренажной машины. Обоснованы ее рациональные конструктивно-режимные параметры. Установлено, что расстояние между дренажными каналами определяется временем и периодом года: с увеличением времени оно увеличивается, в весенний период расстояния между дренажными каналами должны быть меньше, чем в летний. Кроме того, расстояние между дренажными каналами определяется также коэффициентом фильтрации и перепадом напора.

Заключение. При толщине ножа дренажной машины 0,06 м, диаметре дренера 0,08 м, длине троса 0,25 м, глубине закладки дрены 0,5 м поступательная скорость машины должна варьироваться в пределах 2,0...2,5 км/ч при количестве рабочих органов 1...3 шт. С использованием полученных результатов исследования реконструированы инженерные почвозащитные сооружения в КСХП «Заюково» Баксанского района Кабардино-Балкарской Республики.

Ключевые слова: дренаж, дренажные каналы, защита, мелиорация, почва, склоны, фильтрация, эрозия

© Шекихачев Ю. А., Апажев А. К., Дзуганов В. Б., Пазова М. Т., Балкаров Р. А., Фиапшев А. Г., 2023 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

51

Вестник НГИЭИ. 2023. № 9 (148). C. 51-62. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 9 (148). P. 51-62. ISSN 2227-9407 (Print)

V^WWWWW ТРГНМП! nfllFS МЛГШМРЯ ЛМП F'/O/iiP/lfF'/UT^^WWWWW

WWWVWWW Fnn tup лглп ттштятшд! гпмт>1 ry WVWWWWW

run 1 nc ^unu U\UUsirIal ^итгьсл_

Для цитирования: Шекихачев Ю. А., Апажев А. К., Дзуганов В. Б., Пазова М. Т., Балкаров Р. А., Фиап-шев А. Г. Разработка и обоснование параметров и режимов работы дренажной машины // Вестник НГИЭИ. 2023. № 9 (148). С. 51-62. DOI: 10.24412/2227-9407-2023-9-51-62

Development and justification of the parameters and modes of operation of the drainage machine

Yuri A. ShekikhachevAslan K. Apazhev2, Vyacheslav B. Dzuganov3, Kh. Pazova4, Ruslan A. Balkarov5, Amur G. Fiapshev6

12, 3 4 5 6 Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokova, Nalchik, Russia 1 [email protected]', https://orcid.org/0000-0001-6300-0823 [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5448-5782 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4286-1733 [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6206-8612

5 [email protected], https://orcid.org/0000-0002-8946-7867

6 [email protected], https://orcid.org/0000-0001 -9796-3775

Abstract

Introduction. At present, original approaches to the development of engineering measures and technical means are required that will increase the erosion resistance of soils. To solve this problem, a mole-drainage machine is proposed to improve the efficiency of laying drainage in general and increase water disposal, which will contribute to faster drainage of drained areas, as well as to improve the technological process of laying mole drainage. An analysis of the operation of the drainage machine showed that the efficiency of the process performed by it is determined mainly by the depth of tillage, the forward speed of the machine and the number of working bodies.

Materials and methods. Objects of research: structural elements of DM; technological process of laying mole drainage. Subject of study: technological, energy and hydrokinematic calculations of a drainage machine, the basic technological process of laying mole drainage. Research methods: theoretical and empirical, comparative, mathematical modeling. Production tests of a prototype drainage machine were carried out in the conditions of sloping lands of the Zayukovo agricultural enterprise of the Baksan district of the KBR. The soils are heavy black soil. Results and discussion. The design of the drainage machine is proposed. Its rational constructive-regime parameters are substantiated. It has been established that the distance between the drainage channels is determined by the time and period of the year: with increasing time, it increases; in the spring, the distances between the drainage channels should be less than in the summer. In addition, the distance between the drainage channels is also determined by the filtration coefficient and the pressure drop.

Conclusion. With a drainage machine knife thickness of 0.06 m, a drainer diameter of 0.08 m, a cable length of 0.25 m, a drain laying depth of 0.5 m, the forward speed of the machine should vary within 2.0...2.5 km/h with the amount working bodies 1...3 pcs. Using the results of the study, engineering soil protection structures were reconstructed in the Zayukovo agricultural enterprise of the Baksansky district of the Kabardino-Balkarian Republic.

Keywords: slopes, soil, erosion, protection, melioration, filtration, drainage, drainage channels

For citation: Shekikhachev Yu. A., Apazhev A. K., Dzuganov V. B., Pazova M. T., Balkarov R. A., Fiapshev A. G. Development and substantiation of the parameters and modes of operation of the drainage machine // Bulletin NGIEI. 2023. № 9 (148). P. 51-62. DOI: 10.24412/2227-9407-2023-9-51-62

Введение

В настоящее время приоритетной экологической проблемой в сельскохозяйственном производстве является снижение антропогенной нагрузки на почву. Современное состояние сельскохозяйствен-

ных угодий является следствием долговременной хозяйственной деятельности, которая осуществлялась с нарушением экологических ограничений, принципов и правил функционирования сельскохозяйственных агроэкосистем [1; 2; 3; 4; 5; 6].

VWVWVWW трупп nnruu ш ШНАГ и лклруллк^

¡^¡^¡^¡^^ lüAnUJIUi ИИ, МАШППШ И иБируДивЛПИГ, Щ^рЩ^/Щ^/Щ^/Щ^

VWWVWW^yi ппя л ГРППРПММШПРННПГП 1СПМППРКГД

ДЛЯ Ai ГОПГОМШШЛЕППОГ О КОМПЛЕКСА

Решению указанной проблемы способствует строительство новых дренажных систем, обеспечивающих лучшую мелиорацию сельскохозяйственных угодий с одновременным снижением эрозионных процессов [7; 8; 9].

Дренажные системы применяют для предварительного осушения переувлажненных и болотных участков большой площади. Выполняют дренирование, протягивая через массив водоносного слоя сигарообразные «снаряды». В результате формируются полости, по которым происходит сбор и отвод дренажных вод под влиянием геодезического или гидравлического уклона. Нарезанная сеть кротового дренажа собирается коллекторами для самотечного или принудительного сброса.

Однако кротовый дренаж имеет ограниченный срок службы, который зависит от типа грунтов, в которых проложен. Основной недостаток - это заиление стенки кротовой дрены, из-за чего образуется кольцевой уплотненный контур, плохо фильтрующий воду. Поэтому при строительстве кротового дренажа проводят дополнительные меры по укреплению стенок и созданию стойких полостей дрены, в частности, наполнением ее фракционной, фильтрующей смесью.

Технический уровень дренажных систем обуславливает их надежность, долговечность и производительность. Сооружение дренажных систем -это трудоемкий технологический процесс, требующий перемещения больших объемов грунта и материалов, а также выполнения значительного объема работ по их перемещению, изготовлению и транспортировке [10; 11; 12].

Комплексная механизация мелиоративных работ опирается на оптимальное сочетание использования мелиоративных машин. В основу такой оптимизации, естественно, должен быть положен принцип обеспечения наибольшей производительности при соблюдении качества, минимальной трудоемкости и стоимости работ.

Современные механизированные способы прокладки закрытого горизонтального дренажа предполагают подготовку ложа, укладку труб и фильтрующего слоя, а зачастую и засыпку за один проход. К дренажным машинам предъявляются следующие общие требования: прокладка дренажа с

заданным уклоном при любом рельефе поверхности, на необходимой глубине (от 0,3...0,4 м в осушаемых и до 0,5.1,5 м в орошаемых зонах) и заданного диаметра (50.250 мм и больше), правильное соединение дрены с закрытыми или открытыми коллекторами, механизация всех операций, обеспечение постоянного контроля качества дрены и специальные требования - в зависимости от типа дренажа, агротехнических и мелиоративных условий.

Дренажные машины делят на следующие подгруппы: для прокладки материального дренажа из труб; для прокладки различных пористых материалов: щебня, гравия, шлака; для прокладки кротового дренажа в торфяных и минеральных грунтах в виде воздушных полостей со стенками из уплотненного или стабилизированного грунта; для прокладки щелевого дренажа в торфяных грунтах в виде щелевых дрен треугольного и прямоугольного сечения, закрытых сверху.

Временный дренаж выполняют в виде кротовин и щелей, которые прокладывают в минеральных и торфяных грунтах, засоренных древесиной, но без пней. Рабочие органы кротодренажной машины -нож и дренер. Нож во время работы в минеральных грунтах может свободно качаться в поперечной плоскости. Это уменьшает изгибающие напряжения в нем, вызванные неравномерностью сопротивления движению ножа в почве и прямолинейностью движения трактора. У кротодренажных машин тяговое усилие трактора передается ножу, прорезающему щель в грунте. Дренер имеет переднюю коническую часть, которая расширяет и уплотняет грунт. Средняя цилиндрическая часть стабилизирует движение, задняя - срезанный конус, предназначенный для сглаживания упругих деформаций стен дрены. Дре-нер крепят к ножу посредством гибкой тяги или непосредственно к нижней части ножа.

Кротодренажные машины бывают прицепные и навесные (табл. 1). Прицепные в настоящее время не применяют из-за большой массы, низкой проходимости и трудностей регулировки наклона. В навесных кротодренажных машинах нож навешивают на навесной системе трактора с помощью специальной рамки и поперечной рамы коробчатого сечения. Такие машины могут быть одно- и многокорпусными для аэрации дренирования.

TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT ; FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Таблица 1. Параметры кротодренажных машин Table 1. Parameters of crotodrainage machines

Тип машины / Machine type Диаметр дрены, мм / Drain diameter, Глубина заделки дрены, мм / Drain embedment Количество дрен за один проход / Number of drains Масса, т / Weight, t Мощность, кВт / Power, Рабочая скорость, км/ч / Operating

mm depth, mm per pass kWt speed, km/h

Прицепные / Trailed до 120...250 до 0,4.1 1.5 1.2,5 36,7.55 0,5.4

Навесные / Mounted 60.250 0,4.1,4 1.5 0,35.13 36,7.100 0,8.5

Источник: составлено авторами на основании источников [10; 11; 12]

В наиболее распространенных дренажных од-нокорпусных машинах нож с дренером на тяговой цепи навешивают на нижнем рычаге навесной системы с помощью рамы. Подъем и опускание ножа производится подъемными гидроцилиндрами навесной системы, установка ножа в вертикальной плоскости - гидроцилиндром. Машина имеет указатель глубины дренирования.

Двухкорпусные кротодренажные машины имеют аналогичное устройство, но рама выполнена по форме, обеспечивающей навешивание двух параллельных ножей с дренерами. Требуемый уклон дрены выдерживается ручной регулировкой.

Активные рабочие органы щеледренажных машин (табл. 2) работают с высокой скоростью ре-

зания и малой поступательной скоростью. Благодаря этому они способны перерезать (измельчать) древесину, что необходимо при прокладке дрен на участках по грунтам, засоренными пеньками.

Дренажно-дисковые машины оснащены рабочим ротационным органом. Дисковая фреза имеет вставные зубья, закрепленные по кругу фрезы. Зубы прорезают грунт и древесину боковыми и наружными режущими гранями. Особенность машины -сложность движения фрезы (совершает три движения: поступательное перемещение вместе с машиной, вращение вокруг оси и качание вместе с осью). Поэтому дрена получается расширенной книзу и имеет большую площадь поперечного сечения, чем обычная щель [13; 14; 15; 16].

Таблица 2. Параметры машины для щелевого дренирования Table 2. Parameters of the slot draining machine

Щеледренаж-ные машины / Shallow drainage machines

Скорость движения, м/с / Travel speed, m/s

Глубина заделки дерны, мм / Sod embedment depth, mm Ширина дрены, мм / Drain width, mm Мощность, кВт / Power, kWt Скорость рабочего органа, м/с / Working body speed, m/s Глубина залегания дрен, мм / Drainage depth, mm

до 1 40 44,1.58,8 17.18 0,3.0,45 до 1,5 110.150 73,5 3000 0,4.0,5

Масса, т / Weight, t

Дисковая / Disk 200...450 Винтовая / Screw

Источник: составлено авторами на основании источников [10; 11; 12]

200...500

6,5 9,0

Анализ парка машин, применяемого для мелиоративных работ и систем формирования дренажных каналов, показывает, что почти во всех нынешних мелиоративных организациях существующие мелиоративные машины и техника сильно устарели, трудоемки и металлоемки, не обеспечивают требуемую производительность, что ведет к уменьшению экономической эффективности их использования.

Таким образом, важной задачей является усовершенствование технологического процесса их

прокладки и оборудования, используемого на таких операциях [17; 18; 19].

Основными проблемами развития отрасли дренажных систем являются:

- создание и использование преимущественно машин непрерывного действия, обладающих лучшими показателями удельной производительности и энергоемкости по сравнению с машинами циклического действия;

- увеличение надежности и долговечности машин;

VWVWVWW трупп ппгии ш ШНАГ и лклруллк^

¡^¡^¡^¡^^ IZAnUJIUi ИИ, МЛШИПЫ И иоигудиолпиг, Щ^рЩ^/Щ^/Щ^/Щ^

VWWVWW^yi ппя л грппрпммшпрннпгп кпмппркгд

ДЛЯ Ai ГОПГОМШШЛЕППОГ О КОМПЛЕКСА

- разработка преимущественно навесного или полунавесного оборудования на базовые машины, что позволит на 40...60 % снизить массу по сравнению с прицепными;

- увеличение параметров рабочих органов и машины в целом, то есть переход к машинам большей типоразмерной группы с увеличенной мощностью и производительностью;

- практика перестройки дренажа, которая стала следствием преобладания объемов реконструкций объектов, связанных с водоотводом над плановым (первичным) строительством дренажных систем, что сопровождается дополнительными затратами на выполнение земляных работ и приобретение дренажных материалов;

- создание машин с широкими наборами сменного оборудования как непрерывного, так и циклического действия для выполнения различных операций технологического характера;

- создание процесса, который поможет более эффективно использовать машины во времени и проводить круглосуточную эксплуатацию, а также сократить количество разнотипных машин;

- использование машин с комбинированными рабочими органами, что позволит увеличить размеры разрабатываемых сооружений и уменьшить количество проходов машин.

Современное состояние развития мелиоративных агрегатов побуждает к повышению производительности дренажных машин. Осуществить это можно за счет:

- повышения скорости и усилия рабочих органов использованием базовых машин большей мощности;

- широкого применения активных рабочих органов в комплексе с пассивными;

- проектирования машин комплексной механизации для перехода от машин, выполняющих отдельные операции, к машинам, выполняющим комплекс операций в определенном технологическом процессе или с законченным циклом технологического процесса;

- широкого внедрения гидропривода как для рабочих органов, так и механизмов управления и автоматики, использования прогрессивных гидростатических, гидродинамических и других типов силовых передач;

- автоматизации работы машин для пространственной поперечной и продольной стабилизации, стабилизации режимов работы, их регулирования и контроля, разработки машин по программному управлению технологического процесса;

- создания машин для закладки взрывчатых веществ для разработки мелиоративных сооружений направленным взрывом;

- разработки рабочих органов для разрушения среды газодинамическим способом с подачей на поверхность рабочего органа сжатых газов или воздуха;

- увеличения надежности и долговечности машин применением новых, более прогрессивных износостойких материалов, пригодных к условиям эксплуатации мелиоративной техники.

Особенности рыночной экономики и хозяйствования в условиях экономического кризиса предполагают на современном этапе развития производства создание новых образцов мелиоративной техники с высокими технико-экономическими показателями.

Таким образом, усовершенствование технологического процесса прокладки кротового дренажа с разработкой конструкции дренажной машины (ДМ) для улучшения водоотвода в условиях переувлажненных почв является актуальной научно-практической задачей.

Цель исследования - разработка ДМ и обоснование ее конструктивно-режимных параметров.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Материалы и методы

Объекты исследования: конструктивные элементы ДМ; технологический процесс прокладки кротового дренажа. Предмет исследования: технологические, энергетические и гидрокинематические расчеты ДМ, базовый технологический процесс прокладки кротового дренажа. Методы исследования: теоретико-эмпирический, сравнительный, математическое моделирование. Производственные испытания опытного образца ДМ проведены в условиях склоновых земель КСХП «Заюково» Баксанского района КБР. Почвы - тяжелый чернозем.

Результаты и обсуждение

Предлагаемая ДМ [20] содержит рабочий орган (нож) 1 (рис. 1), к которому посредством тягового устройства 2 прикреплен дренер 3.

TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT ; FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Рис. 1. Схема к исследованию процесса работы ДМ Fig. 1. Scheme for the study of the process of work of DM Источник: разработано авторами в ходе исследования

При проведении теоретических исследований ДМ проведены без учета случайных реакций, которые действуют перпендикулярно к оси дрене-ра.

Суммарное усилие при совместной работе рабочего органа и дренера складывается из двух составляющих:

- горизонтальная:

RNG = RyCShS

(1

+ 0,1Jn )I -

900 -Wt 1800

Л

V2

V N g

(1)

где Я7 - коэффициент, определяемый углом заострения дренера уы; С5 - сила сцепления грунта, Н/м2; Н5 - глубина хода дренера, м; ёы - толщина рабочего органа, м; - угол резания, град.; Ум - поступательная скорость КДМ, м/с;

- вертикальная (при щ > 90° и щ < 90°);

rnv rng

tg(^N - 900),

(2)

или

= Кмо!ё¥м • (3)

С учетом зависимостей (1)-(3) рассчитывается суммарное усилие:

=4Що+Щу • (4)

В результате налипания почвы на боковые поверхности рабочего органа возникает реакция, которая может быть рассчитана по выражению:

n

203 PnSN ,

(5)

где Р^ - удельное сопротивление, возникающее в результате налипания почвы, Н/м2; SN - площадь погруженной в почву поверхности рабочего органа, м2.

Для повышения эффективности работы ДМ дренер имеет криволинейную выемку, благодаря которой в почве формируется рыхлая полоса, через которую впитывается некоторая часть протекающей по дренажному каналу воды.

Давление, возникающее на цилиндрической поверхности дренера, равно:

Fr,

P = 0,16-

(6)

тпИс /'

где ЕС - сила сопротивления грунта, Н; й - диаметр дренера, м; - с - длина цилиндрической части, м; / - коэффициент трения в системе «почва - поверхность дренера».

Давление, возникающее на конической поверхности дренера, равно:

P* = 0,16

7vdlK (sina + f cosa)'

(7)

где ¥к - сила сопротивления почвы, Н; - длина конической части дренера, м; а - угол конуса.

Согласно рис. 2, величина площади сечения дренера будет равна:

Лт = - , (8)

где SD - полная площадь сечения, м2; SL - площадь

2

выемки, м .

+

ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

Рис. 2. Схема к установлению

площади сечения дренера Fig. 2. Scheme for establishing the cross-sectional area of the drainer Источник: разработано авторами в ходе исследования

Величину сопротивления F можно рассчи-

тать по выражению:

Fv = Ar {CsNs + 0,45dWNw \

(9)

где N и - соответственно, коэффициенты сил сцепления грунта и веса почвы; Ж - удельный вес грунта, Н/м3.

В процессе протягивания дренера в толще почвы возникает сопротивление, равное:

Рт = С + Р&р, (10)

где РЕ - эффективное напряжение, Н/м2; ф - угол внутреннего трения почвы.

В выражении (10) величина эффективного напряжения равна:

РЕ = Р0 + и, (11)

где Ро - суммарное напряжение сдвига почвы, Н/м2; и - поровое давление воды, Н/м2.

Таким образом, с учетом приведенных выше теоретических зависимостей, суммарное сопротивление при работе ДМ будет равно:

¥^ = + ¥у + ¥п + ¥ы. (12)

На основании результатов производственных испытаний опытного образца кротодренажной машины (рис. 3-5) установлено, что расстояние между дренами определяется временем и периодом года: с увеличением времени оно увеличивается, в весенний период расстояния между дренами должны быть меньше, чем в летний.

Кроме того, расстояние между дренами определяется также коэффициентом фильтрации и перепадом напора. Так, с увеличением коэффициента фильтрации и перепада напора расстояние между дренами также увеличивается.

Рис. 3. Опытный образец ДМ в работе Fig. 3. Prototype DM in operation Источник: разработано авторами

в процессе проведения экспериментальных исследований

TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT ; FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Рис. 4. Зависимость расстояния между дренажными каналами от времени и периода года Fig. 4. Dependence of the distance between drainage channels on time

and period of the year Источник: разработано авторами на основании проведенных экспериментальных исследований

Рис. 5. Зависимость расстояния между дренажными каналами от коэффициента фильтрации (при различных значениях перепада напора): 1 - 1 м; 2 - 1,5 м; 3 - 2 м Fig. 5. The dependence of the distance between the drainage channels on the filtration coefficient (for

different values of the pressure drop): 1 - 1 m; 2 - 1.5 m; 3 - 2 m Источник: разработано авторами на основании проведенных экспериментальных исследований

Заключение

Результаты проведенных исследований разработанной ДМ свидетельствуют о том, что при толщине ножа 0,06 м, диаметре дренера 0,08 м, длине троса 0,25 м, глубине закладки дрены 0,5 м поступательная скорость машины должна варьироваться в пределах 2,0.2,5 км/ч при количестве рабочих органов 1.3 шт. Полевые исследования опытного образца ДМ проведены в условиях склоновых земель КСХП «Заюково» Баксанского района Кабардино-Балкарской Республики. Почвы - тяжелый чернозем. На основании их результатов установлено, что расстояние между дренами определяется

временем и периодом года: с увеличением времени оно увеличивается, в весенний период расстояния между дренами должны быть меньше, чем в летний. Кроме того, расстояние между дренами определяется также коэффициентом фильтрации и перепадом напора. Так, с увеличением коэффициента фильтрации и перепада напора расстояние между дренами также увеличивается. С использованием полученных результатов исследования реконструированы инженерные почвозащитные сооружения в КСХП «Заюково» Баксанского района Кабардино-Балкарской Республики.

VWVWVWW трупп ппгии ш шнаг и лклруллк^

¡^¡^¡^¡^^ lZAnUJlUi ИИ, МЛШИПЫ И иоигудиолпиг, Щ^рЩ^/Щ^/Щ^/Щ^

VWWVWW^yi ппя л грппрпммшпрпппгп 1СПМПпригд

ДЛЯ Ai ГОПГОМШШЛЕППОГ О КОМПЛЕКСА

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Ибрагимов А. Г. Экологические проблемы сельского хозяйства // Аграрная наука. 2019. № 4. С. 73-75.

2. Чупрякова А. Г. Экологические проблемы сельских территорий промышленного региона и пути их решения // Экспериментальные и теоретические исследования в XXI веке: проблемы и перспективы развития. Ростов-на-Дону. 2018. С. 216-223.

3. Шекихачева Л. З., Зотов Р. Б., Шоров А. З. Основные направления повышения экологической безопасности сельскохозяйственного производства в Кабардино-Балкарской Республике // Сельскохозяйственное землепользование и продовольственная безопасность. Нальчик. 2022. С. 371-375.

4. Шекихачева Л. З., Габоев А. М., Хуранов А. А., Машекуашев И. Т. Проблемы формирования эрозионно устойчивых агроландшафтов в Северо-Кавказском регионе // Инновационные решения в строительстве, при-родообустройстве и механизации сельскохозяйственного производства. Нальчик. 2022. С. 93—96.

5. Косинский П. Д. Экологическая компонента качества жизни населения: региональный аспект // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований.2015. № 6. Ч. 3. С.484-488.

6. Харитонов А. В., Косинский П. Д. Развитие сельского хозяйства в контексте продовольственной безопасности региона // АПК: Экономика, управление. 2017. № 3. С. 59-64.

7. Щедрин В. Н., Масный Р. С., Манжина С. А., Куприянова С. В. Стратегический подход к развитию мелиорации в условиях меняющегося климата // Мелиорация и водное хозяйство. 2022. № 2. С. 11-17.

8. Щедрин В. Н., Колганов А. В., Сенчуков Г. А., Гостищев В. Д. Актуальные вопросы развития мелиоративной отрасли и использования водных ресурсов в АПК // Мелиорация и водное хозяйство. 2021. № 4. С. 8-11.

9. Щедрин В. Н., Воеводин О. В., Воеводина Л. А. Стимулирование производства сельскохозяйственной продукции в мелиоративном парке // Экономика сельского хозяйства России. 2020. № 1. С. 34-39.

10. Zhurba V., Chayka Y., Gucheva N., Ushakov D., Ugrekhelidze N., Kulikova N., Egyan M. Modern technologies of alkalized and sodic soils reclamation // E3S Web of Conferences. Innovative Technologies in Environmental Science and Education. 2019. P. 01087. DOI: 10.1051/e3sconf/201913501087.

11. Mikheev A. V., Mikheeva N. A. Calculation of the fleet of machines for cleaning polyethylene closed horizontal drainage // Annali d'Italia. 2020. № 3. P. 52.

12. Михеев А. В., Михеева Н. А. Обоснование основных параметров машины для очистки дренажных труб // Состояние и перспективы развития Агропромышленного комплекса. Ростов-на-Дону. 2019. С. 521-525.

13. Yurchenko I. F., Bandurin M. A., Volosukhin V. A., Vanzha V. V., Mikheyev A. V. Reclamation measures to ensure the reliability of soil fertility // Agro-SMART - Smart solutions for agriculture. Tyumen. 2018. P. 62-66.

14. Olgarenko V. I., Olgarenko I. V., Olgarenko V. I. Technical condition diagnostics of the water supply facilities in the irrigation systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. P. 022060. DOI: 10.1088/1757-899X/698/2/022060.

15. Olgarenko V. I., Tkachev A. A., Olgarenko V. I. Numerical study of the base setting of the non-pressure pipe during the water pipeline construction // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. P. 022061. DOI: 10.1088/1757-899X/698/2/022061.

16. Ольгаренко В. И., Ольгаренко И. В. Экологически устойчивые мелиоративные системы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2019. № 1. С. 204.

17. Кирейчева Л. В. Перспективы развития дренажных систем в Нечерноземной зоне РФ // Научно-методическое обеспечение развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса. М., 2020. С. 97-103.

18. Щедрин В. Н., Капустян А. С. Этапы развития производства дренажных работ на юге России. Новочеркасск : РосНИИПМ, 2015. 112 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

19. Ольгаренко Г. В., Васильев С. М., Балакай Г. Т. Концепция государственной программы «Восстановление и развитие мелиоративного комплекса Российской Федерации на период 2020-2030 годов». Новочеркасск : РосНИИПМ, 2019. 128 с.

20. Шекихачев Ю. А., Шекихачева Л. З. Новый способ борьбы с эрозией почв на террасированных склонах // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники. Ставрополь. 2000. С. 36-37.

Дата поступления статьи в редакцию 15.06.2023; одобрена после рецензирования 17.07.2023;

принята к публикации 19.07.2023.

V^WWWWW ТРГНМП1ПП1РЯ МДГШМРЯ ДМП F'/O/ÍÍP/lfF'/UT^^WWWWW

TECHNOLOGiES, MACHlNES AND EQUIPMENT

WWWVWWW рпп tup лглп ттштятшд! гпмт>1 py WVWWWWW

FOR THE AGRO INDUSTRIAL COMPLEX_

Информация об авторах:

Ю. А. Шекихачев - д.т.н., профессор, профессор кафедры «Техническая механика и физика», Spin-код: 7335-0970;

A. К. Апажев - д.т.н., профессор, профессор кафедры «Техническая механика и физика», Spin-код: 1530-1950;

B. Б. Дзуганов - д.т.н., профессор, профессор кафедры «Механизация сельского хозяйства», Spin-код: 3358-4604;

Т. Х. Пазова - д.т.н., профессор, профессор кафедры «Механизация сельского хозяйства», Spin-код: 6588-3849;

Р. А. Балкаров - д.т.н., профессор, профессор кафедры «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК», Spin-код: 7189-3367;

А. Г. Фиапшев - к.т.н., доцент, доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий», Spin-код: 2111-4506.

Заявленный вклад соавторов: Шекихачев Ю. А. - общее руководство, формулирование основных направлений исследования, участие в обсуждении материалов статьи.

Апажев А. К. - формирование общих выводов, подготовка начального варианта статьи, участие в обсуждении материалов статьи.

Дзуганов В. Б. - проектирование дренажной системы, участие в обсуждении материалов статьи. Пазова Т. Х. - проведение литературного обзора и анализ технологии и технических средств для дренирования почвы, участие в обсуждении материалов статьи.

Балкаров Р. А. - поиск материалов в отечественных и зарубежных источниках, участие в обсуждении материалов статьи.

Фиапшев А. Г. - разработка дренажной машины, участие в обсуждении материалов статьи. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Ibragimov A. G. Ekologicheskie problemy selskogo khozyaystva [Ecological problems of agriculture], Agrarnaya nauka [Agrarian science], 2019, No. 4, pp. 73-75.

2. Chupryakova A. G. Ekologicheskie problemy selskikh territoriy promyshlennogo regiona i puti ikh resheni-ya [Ecological problems of rural areas of the industrial region and ways to solve them], Eksperimentalnye i teoretich-eskie issledovaniya v XXI veke: problemy i perspektivy razvitiya [Experimental and theoretical studies in the XXI century: problems and development prospects], Rostov-na-Donu, 2018, pp. 216-223.

3. Shekikhacheva L. Z., Zotov R. B., Shorov A. Z. Osnovnye napravleniya povysheniya ekologicheskoy be-zopasnosti selskokhozyaystvennogo proizvodstva v Kabardino-Balkarskoy Respublike [The main directions of improving the environmental safety of agricultural production in the Kabardino-Balkarian Republic], Selskokho-zyaystvennoe zemlepolzovanie i prodovolstvennaya bezopasnost [Agricultural land use and food security], Nalchik, 2022,pp.371-375.

4. Shekikhacheva L. Z., Gaboev A. M., Khuranov A. A., Mashekuashev I. T. Problemy formirovaniya erozion-no ustoychivykh agrolandshaftov v Severo-Kavkazskom regione [Problems of formation of erosion-resistant agricultural landscapes in the North Caucasus region], Innovatsionnye resheniya v stroitelstve, prirodoobustroystve i mekhan-izatsii selskokhozyaystvennogo proizvodstva [Innovative solutions in construction, environmental management and mechanization of agricultural production], Nalchik, 2022, pp. 93--96.

5. Kosinskiy P. D. Ekologicheskaya komponenta kachestva zhizni naseleniya: regionalnyy aspekt [Ecological component of the quality of life of the population: a regional aspect], Mezhdunarodnyy zhurnalprikladnykh i fun-damentalnykh issledovaniy [International Journal of Applied and Fundamental Research], 2015, No. 6, Part. 3, pp. 484-488.

6. Kharitonov A. V., Kosinskiy P. D. Razvitie selskogo khozyaystva v kontekste prodovolstvennoy bezopasnos-ti regiona [Development of agriculture in the context of the food security of the region], APK: Ekonomika, upravlenie [APK: Economics, management], 2017, No. 3, pp. 59-64.

VWVWVWW трупп ппгии ш ШНАГ и лклруллк^ ¡^¡^¡^¡^^ lüAnUJIUi ИИ, МЛШИПЫ И иоигудиолпиг,

VWWVWW^yí ппя а грппрпммшпрннпгп 1СПМПпркгд

ДЛЯ Ai ГОПГОМШШЛЕППОГ О КОМПЛЕКСА

7. Shchedrin V. N., Masnyy R. S., Manzhina S. A., Kupriyanova S. V. Strategicheskiy podkhod k razvitiyu me-lioratsii v usloviyakh menyayushchegosya klimata [Strategic approach to the development of melioration in a changing climate], Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo [Melioration and water management], 2022, No. 2, pp. 11-17.

8. Shchedrin V. N., Kolganov A. V., Senchukov G. A., Gostishchev V. D. Aktualnye voprosy razvitiya melio-rativnoy otrasli i ispolzovaniya vodnykh resursov v APK [Actual issues of the development of the reclamation industry and the use of water resources in the agro-industrial complex], Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo [Melioration and water management], 2021, No. 4, pp. 8-11.

9. Shchedrin V. N., Voevodin O. V., Voevodina L. A. Stimulirovanie proizvodstva selskokhozyaystvennoy produktsii v meliorativnom parke [Stimulation of agricultural production in the reclamation park], Ekonomika selskogo khozyaystva Rossii [Economics of agriculture in Russia], 2020, No. 1, pp. 34-39.

10. Zhurba V., Chayka Y., Gucheva N., Ushakov D., Ugrekhelidze N., Kulikova N., Egyan M. Modern technologies of alkalized and sodic soils reclamation, E3S Web of Conferences. Innovative Technologies in Environmental Science and Education, 2019, pp. 01087. DOI: 10.1051/e3sconf/201913501087.

11. Mikheev A. V., Mikheeva N. A. Calculation of the fleet of machines for cleaning polyethylene closed horizontal drainage, Annali d'Italia, 2020, No. 3, pp. 52.

12. Mikheev A. V., Mikheeva N. A. Obosnovanie osnovnykh parametrov mashiny dlya ochistki drenazhnykh trub [Substantiation of the main parameters of the machine for cleaning drainage pipes], Sostoyanie i perspektivy razvitiya Agropromyshlennogo kompleksa [State and prospects for the development of the Agro-industrial complex]. Rostov-na-Donu, 2019, pp. 521-525.

13. Yurchenko I. F., Bandurin M. A., Volosukhin V. A., Vanzha V. V., Mikheyev A. V. Reclamation measures to ensure the reliability of soil fertility, Agro-SMART - Smart solutions for agriculture. Tyumen, 2018, pp. 62-66.

14. Olgarenko V. I., Olgarenko I. V., Olgarenko V. I. Technical condition diagnostics of the water supply facilities in the irrigation systems, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, p. 022060. DOI: 10.1088/1757-899X/698/2/022060.

15. Olgarenko V. I., Tkachev A. A., Olgarenko V. I. Numerical study of the base setting of the non-pressure pipe during the water pipeline construction, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, pp. 022061. DOI: 10.1088/1757-899X/698/2/022061.

16. Olgarenko V. I., Olgarenko I. V. Ekologicheski ustoychivye meliorativnye sistemy [Environmentally sustainable reclamation systems], Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Kuban State Agrarian University], 2019, No. 1, p. 204.

17. Kireycheva L. V. Perspektivy razvitiya drenazhnykh sistem v nechernozemnoy zone RF [Prospects for the development of drainage systems in the non-chernozem zone of the Russian Federation], Nauchno-metodicheskoe obespechenie razvitiya meliorativno-vodokhozyaystvennogo kompleksa [Scientific and methodological support for the development of reclamation and water management], Moscow, 2020, pp. 97-103.

18. Shchedrin V. N., Kapustyan A. S. Etapy razvitiya proizvodstva drenazhnykh rabot na yuge Rossii [Stages of development of drainage works in the south of Russia], Novocherkassk, RosNIIPM, 2015, 112 p.

19. Olgarenko G. V., Vasilev S. M., Balakay G. T. Kontseptsiya gosudarstvennoy programmy «Voss-tanovlenie i razvitie meliorativnogo kompleksa Rossiyskoy Federatsii na period 2020-2030 godov» [The concept of the state program «Restoration and development of the reclamation complex of the Russian Federation for the period 2020-2030»], Novocherkassk: RosNIIPM, 2019, 128 p.

20. Shekikhachev Yu. A., Shekikhacheva L. Z. Novyy sposob borby s eroziey pochv na terrasirovannykh sklonakh [A new way to combat soil erosion on terraced slopes], Povyshenie effektivnosti ispolzovaniya selskokhozyaystvennoy tekhniki [Improving the efficiency of the use of agricultural machinery]. Stavropol, 2000, pp. 36-37.

The article was submitted 15.06.2023; approved after reviewing 17.07.2023; accepted for publication 19.07.2023.

V^WWWWW ТРГНМП1 nniFS МЛГШМРЯ ЛМП F'/O/iiP/lfF'/UT^^WWWWW WWWVWWW Fnn tuf лглп ттттяттд! гпмт>1 гу WVWWWWW

run 1 ПС 1NUUSlR1AL _

Information about the authors: Y. A. Shekikhachev - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Technical Mechanics and Physics, Spin-code: 7335-0970;

A. K. Apazhev - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Technical Mechanics and Physics, Spin-code: 1530-1950;

V. B. Dzuganov - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Agricultural Mechanization, Spin-code: 6145-0808;

T. Kh. Pazova - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Agricultural Mechanization, Spincode: 6588-3849;

R. A. Balkarov - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Technology of maintenance and repair of machines in the agro-industrial complex, Spin-code: 7189-3367;

A. G. Fiapshev - Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Energy Supply of Enterprises, Spin-code: 2111-4506.

Contribution of the authors:

Shekikhachev Yu. A. - general guidance, formulation of the main directions of research, participation in the discussion of the article materials.

Apazhev A. K. - formation of general conclusions, preparation of the initial version of the article, participation in the discussion of the article materials.

Dzuganov V. B. - design of a drainage system, participation in the discussion of the materials of the article. Pazova T. Kh. - conducting a literature review and analysis of technology and technical means for soil drainage, participation in the discussion of the article materials.

Balkarov R. A. - search for materials in domestic and foreign sources, participation in the discussion of the article materials.

Fiapshev A. G. - development of a drainage machine, participation in the discussion of the materials of the article.

The authors declare that there is no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.