Теоретические исследования параметров дамбоуплотнителя

В статье приведены результаты теоретических исследований по определению некоторых параметров рабочего органа для уплотнения дамб временных оросителей. Приведены формулы по определению ширины дна выемки временного оросителя и результаты апробации модернизированного каналокопателя.

Ключевые слова: рабочий, орган, параметр, плотность, дамба, исследования, теория, формула, график, результат, фильтрация, грунт

In article results of theoretical researches by definition of some parametres of working body for consolidation of dams of time sprinklers are resulted. Formulas by definition of width of a bottom of dredging of a time sprinkler and results of approbation modernised kanalokopatel are resulted.

Keywords: the worker, body, parametre, density, a dam, researches, the theory, the formula, the schedule, result, a filtration, a ground.

Плотность дамбы временного оросителя играет важную роль в обеспечении ее водоудерживающей способности. Чем больше плотность грунта дамбы, тем меньше фильтрация, следовательно, меньше размыв. Результаты ранних исследований формы образованной дамбы при нарезке временных оросителей и его уплотнения показывают о эффективности использования конической формы катка [1].

Рис. 1. Канавокопатель КБН-0,35Б с рабочим органом для уплотнения дамб (а — вид сзади; б — в работе)

Конический каток в процессе работы вращается на своей оси со скольжением, характерным для пассивных уплотняющих катков, т. е. не имеющих вращающегося момента на валу. Чтобы выяснить влияние скольжения на величину продольного перемещения уплотняемых частиц почвы на поверхности дамбы, графически рассмотрим характер воздействия основания конической части катка на них. Предположим, что конический каток двигается со скольжением.

Рис. 2. Профиль временного оросителя

Для исключения образования “мертвой” глубины, глубина выемки временного оросителя должна быть равна или меньше глубины поливных борозд, т. е. (Рис. 3) [2].

Рис. 3. К определению размеров временного оросителя

Однако с другой стороны временный ороситель должен пропускать требуемое количество воды. С учетом этих условий выведена следующая зависимость для определения ширины дна выемки временного оросителя.

где: Q — расход воды в оросителе (Q= 40 … 70 л/с);

S — площадь “живого” сечения оросителя, м²;

C — коэффициент Шези (коэффициент скорости);

i — уклон дна временного оросителя.

Принимая допущение, что сумма площадей поперечного сечения дамб с двух сторон оросителя равна площади поперечного сечения выемки, можно получить следующее равенство:

(2)

где h_{д —} высота дамбы; - угол откоса выемки; ^{1 —} угол откоса дамбы (внутренний); К_{р —} коэффициент разрыхления почвы; δ- угол откоса дамбы (внешний).

Расчёты по формуле (2) показали, что при значениях: h_в.о = 0,15…0,16 м, b = 0,4 м, =¹ = 45^о, δ = 39^оиК_р= 1,2 высота дамбы составляет h_д = 0,20…0,23 м.

Ширина (L') основания дамбы является одним из важных параметров временного оросителя, потому что существенно влияет на высоту дамбы и ширину (b₂) занимаемой полосы оросителя. Из рисунка 4 видно, что:

, (3) (4)

где h_о — высота схода почвенной частицы с отвала, м;

l_{2 —} дальность отбрасывания почвенных частиц, м.

Для определения дальности l₂отброса почвенных частиц составлено дифференциальное уравнение движения центра массы поперечного сечения пласта в системе координат YOZ в виде [3]:

Решая дифференциальные уравнения (5) с учётом начальных условий (при t=0,, y = l₁, Z=h_о,где угол наклона вектора v_aкгоризонту), получим:

(6)

где — начальная скорость почвенных частиц. м/с;

g — ускорение свободного падения, м/с².

Ширину (В₂) занимаемой оросителем полосы можно определить с учётом (4) и (6) из следующей зависимости:

Апробация модернизированного каналокопателя КБН-0,35Б с обоснованными параметрами уплотняющих рабочих органов показывает, что с изменением скорости движения агрегата от 0,80 до 1,79 м/с, ширина основания дамбы увеличивается от 0,66 до 0,96 м, в то время, как высота дамбы уменьшается от 0,24 до 0,14 м (Рис. 4) [4].

Рис. 4. Графики зависимости: h=f(v); в=f(м) и λ=f(v)

Более качественная дамба получается при скорости движения агрегата в пределах 1,2 … 1,4 м/с., и высота дамбы достигает до 0,20 м, а ширина основания варьирует в пределах 0,76 … 0,83 м.

Для установления минимального предела плотности грунта дамбы, предотвращающей его размыв водой, был изучен процесс фильтрации воды в зависимости от его уплотненности. Исходные размерные значения дамбы были: высота 0,22 м, ширина основания дамбы 0,78 м., а уплотнение дамбы осуществлялось вручную и трамбовкой (Рис. 5) [5].

Рис. 5. Графики зависимости: V_{фильтр.}=f(Р_внеш.); V_{фильтр.}=f(Р_внутр.)

Из рисунка 6 следует, что состояние грунта временного оросительного канала, характеризуемое плотностью внутреннего и внешнего откосов, не должна составлять менее 1,5 г/см³, так как в противном случае произойдет размыв дамбы.

Литература:

1. Слободюк П. И. Исследование и обснование параметров рабочего органа для нарезки поливных борозд при различных скоростях движения. Дисс… канд… техн… наук, Янгиюль, 1967. -200 с.
2. Ф. Бахрамов. Обоснование параметров рабочего органа каналокопателя для нарезки временных оросителей. Дисс … канд … техн … наук. Янгиюль. -1995. -168 с.
3. Кильчевский Н. А. Курс теоретической механики. -М.: Наука, 1977. Т. II. -544 с.
4. М. Каримов. Механический способ уплотнения грунта в траншеях закрытых дрен. Тезисы докладов «Проблемы механизации работ и повышения эффективности использования машин в водохозяйственном комплексе УзССР». Ташкент. -1991 г. -15 с.
5. Р. Назиров, М. Каримов. «Водоудерживающая способность дамб»//Сельское хозяйства Узбекистана. -1996. -№ 5. -с. 26.