Выравнивание рисовых полей клином-планировщиком с лазерным управлением
Текст: С. Ю. Насонов, ст. науч. сотр. отдела механизации мелиоративных работ, ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова
В последние годы в Краснодарском крае увеличиваются объемы валового сбора риса. Надежное осуществление процесса его выращивания возможно лишь с применением высокопроизводительных технологий и машин, одной из которых является мелиоративный клин-планировщик с лазерным управлением.
Благоприятно складывающаяся тенденция увеличения объемов урожая риса получает поддержку со стороны государства. Для повышения сборов также предполагается дополнительно ввести в оборот заброшенные земли в ряде районов края. В любом случае использование клин-планировщиков актуально, поэтому целесообразно рассмотреть их различные конструкционные решения.
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Доказано, что рис требователен к выровненности поверхности чека. Максимальная урожайность достигается на участках, спланированных с точностью ±3 см. Во время уборки поверхность чека подвергается сильному деформированию за счет ряда факторов, в частности уплотнения грунта машинами, ветровой и водной эрозии, естественного вспучивания и другого. За период от подготовки к посеву до сбора урожая неровности могут достигать вертикальной отметки ±30 см. При таких значениях необходимо проводить капитальную ремонтно-восстановительную планировку, где мелиоративный клин-планировщик используется как одна из ведущих машин. Данное устройство предназначено для срезки грунта микроповышений поверхности рисовых чеков с образованием спланированной полосы и формированием земляных валиков по обеим сторонам от клиновидного рабочего органа. При оснащении техники лазерной системой автоматического управления (ЛСАУ) горизонт в повышенных местах планируется под проектную плоскость.
Известны конструкции длинно- и короткобазовых клин-планировщиков. Прицепной длиннобазовый агрегат является родоначальником всех остальных аналогичных машин. Он создан на основе модели Д-719 и состоит из рамы, выполненной в виде балки коробчатого сечения, где жестко закреплен рабочий орган — клиновидный отвал, боковой перекос которого устраняется посредством растяжек. Проекция его режущей кромки располагается по длине. Задняя колесная тележка с ходовой рамой крепится к тяговой раме шарнирно и имеет четыре опорных колеса. Ее положение относительно рамы устанавливается гидроцилиндром. Посредством поворота хода рамы в транспортное положение база клин-планировщика уменьшается на 4 м — с 12 до 8 м, что повышает маневренность. Передняя колесная тележка включает раму и дышло, где размещены опорные колеса. На дышле также находится шарнир, связанный с помощью гидроцилиндра управления и тяги с передним концом рамы. Приемник находится на ней над серединой режущей кромки клина. ЛСАУ рабочего органа по высоте позволяет получать точность при планировке до необходимых агротехнических требований ±3 см. Рабочий орган перемещается по высоте при помощи гидроцилиндра.
БАЛАНС ХАРАКТЕРИСТИК
Прицепной длиннобазовый клин-планировщик с несколько укороченной базой состоит из рамы, рабочего органа, задней колесной тележки, механизма агрегатирования с тягачом. Рама представляет собой коробчатую конструкцию, на которой жестко закреплен клиновидный рабочий орган. При этом она опирается на переднюю колесную ось и заднюю опорную тележку. Телескопическая мачта с лазерным приемником установлена на середине рамы над рабочим органом.
Достоинства длиннобазовых клин-планировщиков заключаются в том, что их конструкция позволяет свести к минимуму возмущающие воздействия на высотные перемещения режущей кромки рабочего органа. Кроме того, достигается высокая точность планировки за счет сочетания длинной базы с ЛСАУ. При этом у рассматриваемых машин наблюдаются и недостатки. Например, малая маневренность при эксплуатации приводит к тому, что углы чека остаются не спланированными. Также отмечается затруднение для свободного заезда техники с подъездной дороги на место работы и с одного чека на другой. Большая конструктивная масса оказывает уплотняющее воздействие на грунт. Кроме того, агрегат отличается высокой стоимостью.
УВЕЛИЧИТЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
У полуприцепного короткобазового клин-планировщика c переменной шириной захвата на тягово-несущей раме закреплен клиновидный отвал с дополнительными уширителями. На поперечной балке установлена задняя опорная колесная тележка, которая шарнирно связана с гидроцилиндром контроля глубины копания. Машина соединяется с трактором с помощью сцепного устройства. На верхней части рамы располагается телескопическая стойка с приемником лазерной системы управления.
Передний конец тяговой рамы другого короткобазового клин-планировщика соединен с параллелограммной трехточечной навеской трактора. На раме жестко закреплен клиновидный отвал. К заднему концу шарнирно присоединена опорная колесная тележка, образующая вместе с гидроцилиндром механизм управления рабочим органом по высоте. На верхнем конце мачты размещен лазерный приемник ЛСАУ.
Достоинства короткобазовых клин-планировщиков исключают недостатки длиннобазовых моделей. Такая конструкция повышает маневренность, уменьшает радиус поворота и увеличивает площадь захвата в углах чеков при планировке. Возрастает проходимость, в том числе на грунтах с большой влажностью. Относительно малая металлоемкость снижает стоимость машины, обеспечивает экономию топливо-смазочных материалов, повышает производительность работ и уменьшает давление на грунт. К недостаткам подобной разновидности техники можно отнести то, что ее рабочий орган испытывает большие возмущающие воздействия от неровностей поверхности обрабатываемой среды. Их снижение зависит от типа агрегатирования с трактором — вида навески или сцепки.
В ТРИ ЭТАПА
В состав машин по капитальной, или бескулисной, планировке рисовых чеков входят клин-планировщик, скрепер и короткобазовый ковшовый планировщик. Все машины оснащаются лазерными системами автоматического управления. Рабочий процесс осуществляется последовательно в три этапа. На первой стадии планировщик в соответствии с проектом выполняет выборочную срезку повышений под заданную плоскость в автоматическом режиме, оставляя за собой по ходу движения спланированную полосу и насыпные валики грунта по ее краям. При этом ширина сдвоенных образований, получающихся при параллельном встречном проходе устройства, не должна быть больше захвата ковша скрепера. Планировка осуществляется за 1–2 прохода в зависимости от почвенных условий.
В рамках второго этапа срезанные валики и грунт, находящийся между ними, разрабатываются скрепером под плоскость при движении колес машины по спланированным полосам. Полученный пласт доставляется в места понижений чека, где при перемещении устройства в автоматическом режиме отсыпается под горизонтальную плоскость. На последней, третьей, стадии осуществляется доводочная сплошная планировка под проектный горизонт короткобазовым ковшовым планировщиком в автоматическом режиме по выбранной схеме движения.
НЕДОСТАТОК ДАННЫХ
Достоинством обозначенной технологии является меньшая энергоемкость резания клиновидного рабочего органа по сравнению с получаемой ковшами планировщика и скрепера, что позволяет нарастить скорость и производительность клин-планировщика. При этом образование насыпных валиков на рисовом чеке обеспечивает наглядное определение маршрутов движения для последующих действий скреперов. Возможность перемещения в грунтах с повышенной влажностью увеличивает продолжительность эксплуатации машины в году. Однако технология имеет ряд недостатков. Так, для обеспечения передвижения клин-планировщика при необходимости следует производить рыхление грунта, что повышает общую стоимость. Работа скрепера малопроизводительна, так как происходит длительная и неполная загрузка ковша при перемещении вдоль мелких валиков — на участках чеков, где неровности относительно малы. В процессе участвует наибольшее количество машин — как минимум три агрегата, что также увеличивает расходы.
Приведенные данные о клин-планировщиках и технологии создания рисовых чеков с их применением можно считать предварительными и недостаточно проверенными. Сегодня остается неясным, какими основными параметрами рабочего органа должен обладать агрегат с лазерным управлением, чтобы обеспечить минимальную энергоемкость резания грунта и требуемую точность планировки, какова наиболее эффективная конструктивная и кинематическая схема машины и ее навески, какие необходимы пути совершенствования технологии производства работ и другое. Для решения этих вопросов целесообразно провести теоретические и практические исследования физических моделей и существующих образцов клин-планировщиков. На основании полученных результатов будут подготовлены рекомендации по улучшению конструкции устройств и методов планировки чеков.