Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Лекция 16. МЕЛИОРАТИВНЫЕ МАШИНЫ
1. Основные задачи мелиоративных работ
По общей площади сельскохозяйственных угодий Российская Федерация занимает первое место в мире. Однако значительная их часть относится к районам «критического земледелия», что связано с географическим положением страны.
- К климатическим условиям, ухудшающим качество земель, снижающим их хозяйственную ценность, относятся прежде всего малое количество осадков и наличие переувлажнения.
- К систематическому уменьшению полезной площади может приводить зарастание сельскохозяйственных угодий кустарником.
- Серьезными препятствиями в использовании земель и применении сельскохозяйственных машин и орудий являются каменистость и задерненность почв, мелкоконтурность угодий.
Резко повысить биологическую продуктивность земель можно только на основе мелиорации. Мелиорация - это совокупность технических, экономических и организационно-хозяйственных мероприятий по коренному улуч¬шению земель.
Основными задачами мелиорации земель являются:
1. Проведение культуртехнических работ (очистка земель от леса, кустарников, камней, кочек и т. д.);
2. Осушение заболоченных и избыточно увлажненных земель;
3. Орошение земель в засушливых и недостаточно увлажненных районах.
2. Система машин для мелиоративных работ
Мелиоративные работы очень трудоемки. По виду выполняемой работы мелиоративные машины можно разделить на следующие группы:
- для культуртехнических работ (подготовительные работы и первичная обработка почвы);
- для подготовки открытой мелиоративной сети (оросительной или осушительной);
- для эксплуатации открытой мелиоративной сети (очистка каналов, удаление растительности и т. д.);
- для подготовки горизонтального закрытого дренажа;
- для полива (трубопроводы, дождевальные машины и т.д.);
- общестроительные машины для земляных работ на мелиоративных объектах.
3. Машины для культуртехнических работ
Культуртехнические работы проводят при освоении новых земель под пашню, коренном и поверхностном улучшении сенокосов и пастбищ и на старопахотных почвах. К ним относятся прежде всего работы, связанные с устранением всех механических препятствий (пней, древесно-кустарниковой растительности, камней, кочек и т. п.), мешающих обработке, а для вновь осваиваемых земель - еще и первичная обработка почвы (дернины).
Для выполнения этих мероприятий существует система
машин:
- кусторезы,
- корчевальные и камнеуборочные машины,
- машины для первичной обработки мелиорируемых земель.
Кусторезы бывают двух типов: с пассивными и активными режущими аппаратами. Первые снабжают горизонтальными ножами, лезвие которых располагают под углом 28...320 к направлению движения. Они хорошо срезают кустарники с жесткими стволами и диаметром у корневой шейки не менее 2...3 см, но сдвигают часть плодородного слоя почвы. Кусторезы второго типа оснащают ножами, совершающими, кроме прямолинейного движения, вращательное или возвратно-поступательное. Срезая кустарник, такие ножи не повреждают дернину.
Кусторез ДП-24 с пассивными режущими ножами предназначен для расчистки площадей, заросших кустарником и мелколесьем с диаметром стволов до 120 мм. Состоит из толкающей рамы 14, двухстороннего отвала 11, ограждения 12. Ширина захвата кустореза 3,6 м, его рабочая скорость 2,5... 4,5 км/ч, производительность 0,8 га/ч.
Кусторез МТП-43Х с активным рабочим органом применяют для срезания и укладки в валы кустарника и мелколесья со стволами диаметром до 250 мм и высотой до 16 м. Рабочее оборудование кустореза, включающее в себя фрезу 21, откладчик 17 и стрелу 20, навешивают на торфяной дизель-электрический кран КПТ-1М, с которого снимают крановое оборудование. Фреза диаметром 1500 мм приводится во вращение электродвигателем 22 мощностью 30 кВт. При повороте платформы фреза срезает кустарник и деревья, которые после среза комлем опираются на защитный диск и прислоняются к клыкам отладчика. В конце рабочего хода деревья выгружают в вал. Из одной позиции машина срезает кустарник с полосы шириной 16 м. Производительность машины до 0,1 га/ч.
Корчевальные машины и орудия. Пни корчуют прямой тягой трактора, выкручиванием, выдергиванием или комбинированным воздействием зубчатых, рычажных и роторных рабочих органов. Пни, расположенные на склонах, болотистых почвах и других трудно доступных местах зачаливают тросом и корчуют прямой тягой трактора или лебедкой. Для корчевания и уборки пней применяют:
- корчеватели ДП-25,
- корчеватели-собиратели КСП-20, Д-695 и ДП-8,
- корчевальную борону К-1,
- корчевальные машины К-15Б и МТП-26.
Этими же машинами убирают полускрытые или скрытые в почве крупные камни. Средние (размером 30...60 см) и мелкие (7...30 см) камни убирают специальными камнеуборочными машинами непрерывного действия. Валуны, не поддающиеся корчевке, дробят взрывами.
Камнеуборочные машины непрерывного действия бывают прочесывающие и подкапывающие. Первые вычесывают камни и собирают их в бункер, вторые выкапывают, отделяют почву и выгружают камни в движущийся рядом транспорт.
Прочесывающая камнеуборочная машина УКП-0,6 используется для уборки камней размером 12...65 см и массой 10...300 кг, находящихся на поверхности пашни или скрытых в почве на глубине до 10 см. На раме одноосного полуприцепа установлены гребенка для подбора камней, решетчатый бункер, гидроцилиндры для опрокидывания бункера. Ширина захвата гребенки
1,23 м. Грузоподъемность машины 1900 кг, ее агрегатируют тракторами типа «Беларусь».
Подкапывающая камнеуборочная машина КУМ-1,2 убирает поверхностные и скрытые в почве камни размером 6...40 см. Машина снабжена пассивным подкапывающим лемехом 13, ленточным 12, сепарирующим 11 и выгрузным 9 транспортерами. Ширина захвата агрегата 1,2 м, его производительность 0,28 га/ч.
Машины для первичной обработки мелиорируемых земель. Для первичной обработки мелиорируемых земель используют:
- кустарниково-болотные плуги ПБН-75, ПКБ-75Г, ПБН-100А,
- дисковые мелиоративные бороны БДМ-2,5; БМН-2,5,
- болотные фрезы ФБН-1,5.
В связи с тем, что удельное сопротивление вновь осваиваемых почв значительно больше, чем старопахотных, машины для первичной обработки отличаются от соответствующих машин общего назначения повышенной прочностью, большими габаритными размерами и массой.
Машина для глубокого фрезерования МТП-42А предназначена для ускоренного освоения закустаренных земель с измельчением и заделкой кустарника в почву. Машина фрезерует верхний слой торфяной залежи вместе с кустарником, пнями и погребенной древесиной. При движении машины отвалом наклоняется кустарник, который сначала приминается гусеницами трактора, передними катками и отбойной плитой, а затем измельчается фрезой и перемешивается с почвой. Измельченная масса отбрасывается под задний каток и уплотняется им. Ширина захвата машины 1,7 м, рабочая скорость 0,1…0,8 км/ч.
4. Машины для подготовки горизонтального закрытого дренажа
Виды дренажа. Устройство дренажа преследует цели улучшения сельско¬хозяйственных угодий, преобразования переувлажненных земель в плодородные. Основные объекты дренажа – низинные болота, минеральные почвы. Дренаж делят на:
- постоянный (материальный),
- временный,
- комбинированный.
Постоянный (материальный) дренаж бывает гончарный и пластмассовый; в последнее время внедряют керамзитовый.
Гончарный дренаж выполняют из керамических трубок, укладываемых с зазорами на дно траншеи с положительным уклоном (0,002…0,015). Стыки трубок обкладывают фильтрующим материалом и присыпают фильтрующим наполнителем и грунтом. Вода поступает в дрену через стыки. На практике при закладке гончарного дренажа для стыков используют эластичные втулки, вставляемые внутрь трубок, и другие соединительные элементы. Применяют их для того, чтобы предохранить трубки от смещения при осадке грунта.
Пластмассовый дренаж устраивают из готовых труб гладких или гофрированных. Дренажные трубы заводского изготовления в зависимости от гибкости пластмассы и диаметра трубы поставляют в бухтах, плетями или отрезками. На всем протяжении трубы вдоль или поперек ее оси в шахматном порядке имеются щели - водопроводные отверстия.
Глубина закладки материального дренажа зависит от механического состава почв, условий местности и необходимой нормы осушения. Различают мелкий дренаж - 0,8… 1 м (тяжелые суглинки, глины), средний - 1,0…1,2 м (смешанные грунты) и глубокий - 1,5…1,8 м (торфяники). Расстояние между дренами принимают: на минеральных грунтах 10…30 м, на торфяных 25… 40 м.
Временный дренаж может быть:
- кротовый,
- щелевой.
Кротовый дренаж прокладывают в грунте дренером на глубину 0,7…1,5 м с расстоянием между кротовинами от 2 (в глинистых и тяжелых суглинках) до 15 м (на низинных болотах). Кротовый дренаж проводят на болотах без пней. Дрены выводят в открытые каналы, устья их укрепляют трубами.
Щелевой дренаж - это открытые или уплотненные сверху до 50…60 см щели, прокладывают на глубине до 1,2… 1,5 м в торфяниках, засоренных погребенной древесиной, расстояние между ними 20…50 м.
Длина дрен-осушителей определяется размерами участка и их пропускной способностью; длину принимают от 100 до 250 м.
Комбинированный дренаж, который планируется широко проводить в перспективе, выполняют в два яруса: в нижнем горизонте укладывают трубки постоянного дренажа, в верхнем – элементы временного.
Для обеспечения стока воды дренаж укладывают с определенным уклоном 0,002…0,003 и глубиной 0,7…2,0 м.
По способу устройства различают:
- траншейный дренаж,
- безтраншейный дренаж.
Траншейный дренаж. В вырытые траншеи укладывают дренажные трубы, после чего траншеи засыпают.
Безтраншейный дренаж выполняется при помощи машин пассивного типа, которые прокладывают в грунте узкую щель на дно которого укладывают трубы, чаще всего пласмассовые.
Механизация работ по проведению дренажа
1. Проводят трассоприготовительную работу выше отмеченными машинами: кусторезами, корчевателями, бульдозерами и т. д.
2. Осуществляют рытье траншей и щелей.
Для прокладки кротовидных щелей применяют безтраншейные машины. Их рабочие органы состоят из ножа с прикрепленным к нему дренеру (представляет цилиндр, который в передней части заострен)
Кротодренажная машина Д-657 прокладывает кротовый дренаж в торфяных грунтах на глубину 0,7…1,2 м, а в минеральных – на глубину 0,5…0,85 м. На минеральных грунтах применяют дренеры диаметром 80 и 100 мм, на торфяниках – 200 и 250 мм. Производительность машины 1,5…2 км/ч, ее рабочая скорость 0,8…4 км/ч.
Ножевой дреноукладчик МД-4 предназначен также для безтраншейного строительства трубчатого дренажа. Укладывет гибкие трубы, защищаемые синтетическим фильтром на глубину
1,8 м, ширина прорезаемой щели 0,23 м. Производительность дреноукладчика 0,55 км/ч.
Для устройства материального дренажа траншейным способом с гончарными и пласмассовыми трубами используются траншеекопатели-экскаваторы непрерывного действия. Например, экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-202Б, состоящий из самоходного шасси, землеройного рабочего органа, трубоукладчика, транспортера, гидросистемы, электрогидравлической следящей системы и органов управления. За один проход отрывает траншею с заданным уклоном дна, укладывает керамические или пласмассовые трубы, укрывает их фильтрующим материалом. Глубина траншеи – 2,3 м, а ширина – 0,5 м. Производительность – 250 м/ч.
5. Машины для прокладки открытого дренажа
Для прокладки открытого дренажа применяют каналокопатели. Каналокопатели подразделяются на машины с пассивными (плужными), активными (роторными) и комбинированными рабочими органами.
Плужный каналокопатель КМ-1400М прокладывает за один проход осушительный канал полного профиля в торфяных и минеральных грунтах, свободных от крупных камней и древесины, глубиной до 1,0 м. Каналокопатель прокладывает до 1,8 км/ч канала с заложением откосов 1:1 и шириной бермы 0,5 м. Данный каналокопатель имеет вид двухотвального плуга, который заглубляется в грунт и отвалами выносит его на поверхность.
Фрезерный каналокопатель КФН-1200А предназначен для прокладки осушительных каналов в грунтах, содержащих каменистые включения размером до 80 мм. Глубина канала достигает до 1,2 м, заложение откосов 1:1. Средняя производительность до
150 м/ч. Каналокопатель снабжен комбинированным рабочим органом, составленным из двухотвального корпуса и дисковых фрез. Двухотвальный корпус делит грунт в выемке на две одинаковые части, равномерно подает его на фрезы, которые разрезают грунт и разбрасывают его по обе стороны канала на расстояние до 10 м.
6. Машины для полива
Способы орошения и агротехнические требования
Воду подают в почву дождеванием, поверхностным, подпочвенным и капельным поливами.
Дождевание. Воду дробят на капли и распределяют над орошаемой площадью в виде дождя. Размер капель не должен превышать 1...2 мм. Интенсивность дождя должна быть не более 0,1...0,2 мм/мин для тяжелых почв, 0,2...0,3 мм/мин для средних суглинков, 0,5...0,8 мм/мин для легких почв. При таких условиях капли дождя не повреждают растения, меньше уплотняют почву и не разрушают почвенные комки, вода успевает впитаться в почву, на поверхности почвы не образуются лужи. Важно равномерно распределить воду по орошаемому полю и обеспечить заданную поливную норму. Одновременно с поливом вносят удобрения.
Поверхностный полив. Воду подают по бороздам, по полосам или затоплением всей орошаемой площади.
Подпочвенное орошение. Воду подают в почву по трубам с отверстиями, по кротовинам, расположенным на глубине 40... 50 см. По почвенным капиллярам вода поднимается в верхние слои почвы. Этот способ не рекомендуется применять на песча¬ных и супесчаных почвах.
Капельное орошение. Воду подают по трубам непосредственно к растениям и выпускают каплями непрерывно или с небольшими перерывами. Этот способ орошения дает значительную экономию воды. Капельное орошение распространено при поливе культур защищенного грунта, в садах, виноградниках и ягодниках.
Для дождевания используют реки озера, каналы.
Машины для полива сельскохозяйственных культур
Дождевальные системы состоят из насосных станций, трубопроводов, гидроподкормщиков и устройств для распределения воды по орошаемому полю.
Насосные станции используют для подъема воды от водоисточника и подачи ее к полям орошения или в водопроводную сеть. Насосные станции бывают стационарные и мобильные (плавучие, передвижные, навесные).
Трубопроводы и арматура необходимы для составления оросительной сети, по которой воду от насосных станций подают к дождевальным машинам, установкам и аппаратам. Трубопровод собирают из алюминиевых или стальных труб (длиной 5...9 м), снабженных фланцевым или быстроразъемным соединением (муфтой). По конструкции разъемов различают быстроразборные трубопроводы с шаровым, конусным и цилиндрическим соединениями.
Дождевальные аппараты используют для преобразования струи воды в дождевые капли и распределения их по площади полива. В зависимости от рабочего напора и дальности полета капель дождя аппараты подразделяют на короткоструйные (напор 0,05... 0,15 МПа, дальность полета капель 5...8 м), среднеструйные (напор 0,15...0,5 МПа, дальность до 35 м) и дальнеструйные (напор более 0,5 МПа, дальность полета капель до 60 м).
Полив дождеванием выполняют дождевальными установками, машинами и агрегатами. По характеру работы бывают:
- позиционные,
- движущиеся.
Дождевальная машина ДКШ-64 «Волжанка» предназначена для полива низкостебельных полевых и овощных культур высотой до 1 м, а также долголетних культурных пастбищ и лугов. Машина имеет два крыла. Полив каждым крылом проводят позиционно с забором воды от гидрантов закрытой оросительной сети.
Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр» предназначена для полива всех сельскохозяйственных культур, лугов и пастбищ с высотой растений не более 2 м. Полив производят позиционно от гидрантов закрытой оросительной сети. Машина снабжена самоходными тележками-опорами.
Дождевальная машина «Кубань» предназначена для полива зерновых, кормовых, овощных и технических культур, включая высокостебельные, возделываемые на участках со спокойным рельефом. Полив осуществляют при движении машины с забором воды из открытого оросительного канала.
Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА применяют для полива овощных, технических и зерновых культур. Агрегат, двигаясь вдоль оросительного канала, распределяет воду по ширине захвата в виде дождя. Его навешивают на трактор
ДТ-75М, снабженный ходоуменьшителем.
Дальнеструйный навесной дождеватель ДДН-70 и ДДН-100 применяют для орошения овощных и технических культур, лесных и садовых питомников, лугов и пастбищ.
7. Безопасность работы на мелиоративных машинах
Перед началом мелиоративных работ водитель каждой машины должен изучить место, характер и виды выполняемых работ, составить план их выполнения. Если технологией предусмотрена групповая работа машин, то надо разработать очередность действия и следить, чтобы в зоне действия каждой машины не было других машин. Между машинистами-водителями должна быть отработана система сигнализации.
Кроме общих правил безопасности механизированных работ, необходимо соблюдать также специальные правила для мелиоративных работ.
Подготовительные работы. При подготовке участка к работе кустореза необходимо убрать деревья и пни, диаметр которых по линии среза больше 15 см, а также большие камни. Не разрешается работать кусторезом на пересеченной местности (в оврагах, балках), на неосушенных площадях. Поперечный уклон машины не должен превышать 120. При срезании деревьев обслуживающий персонал не должен подходить к машине ближе чем на 20 м. Запрещается валить лес и срезать кустарники при тумане, сильном ветре, в темное время суток.
Во время работы корчевателем не разрешается поворачивать машину с заглубленным и нагруженным отвалом. Запрещается корчевать деревья, наклоненные в сторону машины; въезжать на гору при продольном уклоне 350 и спускаться при наклоне более 200, работать на косогорах с поперечным уклоном 300.
Первичная обработка почвы. Нельзя работать с прицепными фрезерными агрегатами на косогорах с поперечным уклоном свыше 120. Нельзя опускать барабан в рабочее положение и поднимать его во время движения трактора.
Интервал между агрегатами, движущимися один за другим, должен быть не менее 15...20 метров. Посторонние лица не допускаются к работающему агрегату ближе чем на 30 м, к фрезе - на расстояние менее 25 м от барабана.
При работе общестроительных машин. Запрещается находиться в опасной зоне работы одноковшового экскаватора (наибольший радиус копания плюс 5 м). При работе экскаватора с драглайном или обратной лопатой нельзя чрезмерно заглублять ковш. Запрещается бульдозером перемещать грунт на подъеме крутизной более 150 или под уклон более 300. Поперечный уклон не должен превышать 150. Нельзя совершать крутые повороты на косогорах, насыпях, а также при заглубленном отвале. При переездах ковш скрепера должен быть поднят над землей не менее чем на 0,35 м. Для транспортирования скрепера вне участка работы ковш должен быть дополнительно закреплен в поднятом состоянии. В целях сохранения устойчивости грейдера нельзя работать на продольных или поперечных уклонах, превышающих 120.
Многоковшовым экскаватором работы разрешается выполнять на подъемах до 100 и на косогорах не более 50. При работе хождение людей мимо работающего транспорта допускается со стороны отвального барабана на расстоянии 3 м, а со стороны лопастного барабана - не ближе 6 м. Разработку траншеи следует начинать с низких отметок профиля.
Дренажные работы. При работе кротодренажной машины не разрешается находиться людям на расстоянии менее 2 м сбоку и спереди от нее и ближе 3 м сзади.
Во время работы щеледренажных машин людям запрещается находиться на расстоянии менее 2 м от гусениц и роликов закрывающего аппарата. При установке барабана (бухты) с пластмассовыми трубами на дреноукладчик люди должны находиться по обе стороны дреноукладчика на расстоянии на 1 м большем высоты самой высокой точки бухты.
Дно траншеи, планировку и укладку труб рабочие должны проверять на расстоянии 5...6 м от экскаватора.
Работы по орошению. Перед включением дождевальных машин в работу задвижку гидранта следует открывать медленно и только при полностью подготовленных к поливу трубопроводах и дождевальных крыльях. Нельзя работать на дождевальных машинах при скорости ветра более 10 м/с, а также во время грозы. Передвижной трубопровод выравнивают только с помощью специального инструмента. Запрещается проводить полив вблизи линий электропередач, находящихся на расстоянии менее 30 м от зоны действия крайних капель. При работе машин необходимо остерегаться струи, выходящей из сопла дождевальных аппаратов. При переездах нельзя приближаться к бровке канала менее чем на 0,7 м.
Во время наматывания гибкого трубопровода шлангового поливного агрегата руки распределяющего их человека должны находиться на расстоянии не ближе 1 м от направляющего ролика.