1.1. Состояние вопроса и задачи проектирования

1.1.1. Обзор существующего каналоочистительного оборудования

Основные требования к каналоочистникам: высокая производительность по сравнению с машинами общего назначения при очистке каналов; достаточная проходимость по берегам или дну каналов, возможность восстановления проектных размеров поперечного сечения каналов с ровным дном и откосами; очистки каналов различной глубины, ширина по дну и по различным заложением откосов; возможность раздельной очистки дна и откосов или полного периметра поперечного сечения при наличии растительности с соблюдением уклона и без выполненным работам; удаление наносов от бровки канала, часто с равномерным разбрасыванием; очистки каналов в торфяных и минеральных почвах с водой и без воды и при наличии древесных остатков и каменистых включений возможность быстрой переброски с одного канала на другой своим ходом.

К машинам для скашивания растительности в незаиленных каналах, кроме указанных выше условий, предъявляются следующие требования: срезает береговую растительность, полупогруженном (надводной) и полностью погруженной в воду растительности; срезание растительности без повреждения дна и откосов; равномерная высота среза; скашивания растительности раздельная на дне и откосах или по всему периметру поперечного сечения канала при любом уровне воды; срезание всех видов влаголюбивой растительности, от мягкой травянистой к грубостебельной, кустарника и молодых деревьев удаления срезанной растительности канала.

Очевидно, что всем этим требованиям не может удовлетворить один рабочий орган или машина. Для очистки или обкашивания каналов, различных по размерам, назначению, грунтовых условиях, типе и количестве наносов, степени деформации дна и откосов, рода и плотности растительности нужны машины с рабочими органами различных типов.

Различают каналоочистители непрерывного действия, которые разрабатывают и транспортируют наносы и срезанную растительность во время движения вдоль канала, и машины циклического действия которые разрабатывают и транспортируют определенный объем наносов и растительности за каждый цикл. Почти все каналоочистители имеют активный рабочий орган.

Каналоочистители непрерывного действия бывают с многоковшовыми, скребковыми, ротационными, отвально-фрезерными, ножевыми, сегментными, огненными и трубчатыми рабочими органами, а также с землесосные рабочими органами земснарядов. Каналоочистители циклического действия всегда с одноковшовый рабочим органом. Выполняют их навесными на тракторы, прицепными, самоходными на гусеничном, пневмоколесном ходу, на лыжах и плавующие. Перемещаются каналоочистители, двигаясь по берегу или плотине (береговые каналоочистители с консольным рабочим органом, опущенным в канал) в пределах площади поперечного сечения канала по дну, откосами или плавучие (внутриканальные) по обоим берегам или плотинах, над каналом.

Береговые каналоочистители применяют при свободном проходе по ровному и широкому берегу или плотине, когда длина консольного рабочего органа достаточна для выполнения заданной операции; можно очищать канал при любом виде деформации и легко объезжать искусственные сооружения. Однако при консольной навеске рабочего органа неравномерно нагружается базовая машина, а неровная поверхность движения вызывает сильные колебания рабочего органа.

Внутриканальные каналоочистители непрерывного действия используют, когда проезд по берегу или плотине невозможен, а также при очистке каналов больших размеров, отстойников, водохранилищ. Рабочий орган навешивают спереди, сзади или сбоку понтона или шасси на гусеничном, шагающих или лыжном ходу (в этом случае используют лебедковую тягу).

Рис 1.1. Многоковшовый каналоочиститель с цепным рабочим органом поперечного копания и раздвижным гусеничным ходом во время работы по сидлающей схеме:

а-вид сбоку, б - вид спереди в, г - схема изменения ширины колеи гусеничного хода д - рабочий орган продольного копания, е - кинематическая схема; I - рабочий орган поперечного копания 2 - пилон, 3, 16 - полиспасты верхней и нижней подвески ковшовой рамы 4 - упорная рама; 5-противовес вспомогательной гусеницы, 6 - телескопическая рама; 7,11 - вспомогательная и главная гусеницы, 8 - кабина управления, 9 - двигатель, 10 - основная рама, 12 - ролики планирующей звена , 13 - метатель, 14 - ленточный транспортер; 15 - место разгрузки ковшей, 16 - полиспаста нижней подвески ковшовой рамы; П - нижняя подвеска ковшовой рамы, 18 - ковшовая рама поперечного копания, 19 - ковш, 20 - цепи втулочно-роликовые, 21 - ковшовая рама продольного копания, 22 - удлиненный транспортер; 23 - звездочки; 24-приводные звездочки, 25, 31 - редукторы, 26, 32 - гидромоторы, 27 - обводные ролики, 28, 29 - гидроцилиндры подвесок, 30 - цепная передача; 33 - телескопический вал; 34-бортовые фрикционы, 35 - поворотная колонна: 36, 38 - ведущие звездочки вспомогательной и главной гусениц, 37 - бортовые передачи; 39 - реверс, 40 - коробка передач; 41, 42, 43, 45 - гидронасосы, 44 - муфты сцепления.

Сидлающие машины (рис.1.1, а, б) применяют при очистке мелких каналов, когда ширина канала сверху меньше, чем расстояние между гусеницами или колесами. Такие каналоочистители устойчивые могут перемещаться по узким плотинам и берегам, но возникают трудности при переходе через искусственные сооружения.

Многоковшовые каналоочистители в большинстве случаев работают по принципу многоковшовых цепных экскаваторов поперечного копания (рис 1.2, а, б). Ковши очищают от наносов и растительности один откос и часть дна (рис 1.2, в), один откос (рис 1.2, г) или только дно (рис 1.2, д). Ковшовая рама 15 (рис 1.2) имеет раздвижную (телескопическую) конструкцию, что позволяет очищать каналы различной глубины. Поворотная планирующее звено с направляющими роликами цепей 12 (рис 1.1) на нижнем конце ковшовой рамы можно поворачивать червячной передачей 19 (рис 1.2) для изменения угла между дном и откосов канала очищается, и настройка на очистку дна и откоса или откоса или только дна (рис 1.2, в, г, д) разной ширины. Грунт перемещается транспортером 14 (рис 1.1) или метателем 13. Ковш крепится к каждой ветви тяговой цепи (рис 1.2) двумя кронштейнами 2 и четырьмя пальцами 8. Ковш снабжен поворотным днищем 6 для принудительной разгрузки, укрепленным на оси 7.

Ковшовую раму 18 (рис 1.1) поднимают и опускают лебедками или гидроцилиндрами 28, 29, находящихся внутри пилона 2, через полиспасты 3 и 16 и изменяют угол ее наклона в зависимости от глубины канала и заложения откосов.

Главная особенность многоковшовых каналоочистителей - раздвижной гусеничный ход. Главная 11 и вспомогательная 7 гусеницы соединены двумя телескопическими трубами. Они образуют раздвижную телескопическую раму 6, соединяющей рамы обеих гусениц. Вспомогательная гусеница 7 имеет привод от двигателя машины через телескопический вал 33, и ее можно поворачивать по отношению к плоскости движения главной гусеницы на угол от 0 до 30 ° (рис 1.1).

Рис 1.2 Ковши и ковшовые цепи многоковшового каналоочистителя:

а-продольный разрез ковша; б - соединение ковша к цепи и ось поворотного днища; в - установка планирующего звена параллельно дну канала г, д - то же под углом до дна канала, 1, 2 - гайки и кронштейны крепления ковша до цепей: 3, 4 - внутренняя и внешняя пластины 5-соединительный палец цепи, 6 - поворотное днище ковша, 7 - ось поворотного днища; 8-пальцы крепления ковша, 9 - боковая стенка ковша; 10-режущие кромки ковша, 12 - днище ковша, 12 - возвратная пружина днища, 13, 14 - внешняя и внутренняя втулки 15 - ковшовая рама, 16 - планирующее звено, 17 - ролики планирующего звена 18-втулочно-роликовая цепь 19 - червячная передача для поворота планирующего звена.

Изменяя ширину колеи гусеничного хода, можно очищать канал при движении гусениц по обоим берегам (рис 1.1, а, б) или по одному берегу, т.е. машина может работать как седельная или как береговая. В последнем случае рабочий орган перевешивают на внешнюю сторону главной гусеницы.

Многоковшевые каналоочистители бывают одномоторные с механическим, гидравлическим и гидромеханическим приводом (рис 1.1, е).

Применяют также поворотный многоковшовый ротор, навешивается на удлиненный транспортер 22. Он может быть установлен для очистки дна канала, способом продольного копания и под углом к оси очищаемого канала, который после очистки будет иметь эллиптическое поперечное сечение.

Многоковшовыми каналоочиститель можно оборудовать цепным рабочим органом продольного копания (рис 1.1, д).

Используют также многоковшовые каналоочистители поперечного копания, установленные на стреле и рукояти одноковшового полноповоротного гидравлического экскаватора. Этот рабочий орган может поворачиваться в плане на угол до 20° гидроцилиндром 13 (рис 1.3).

Рис 1.3 Схема многоковшового цепного каналоочистителя на базе одноковшового полноповоротного гидравлического экскаватора

1 - экскаватор, 2 - гидроцилиндры стрелы 3 - стрела, 4-гидроцилиндр рукояти, 5 - рукоять, 6 - гидроцилиндр установки рабочего органа в вертикальной плоскости; 7-ковшовая рама, 8 - транспортер, 9 - приемный бункер транспортера, 10 - ковш , 11 - ковшовый цепь 12 - направляющие ролики, 13 - гидроцилиндр поворота рабочего органа в горизонтальной плоскости, 14 двухплоскостным шарнир крепления рамы рабочего органа к рукояти.

Многоковшовый рабочий орган поперечного копания при очистке и ремонте каналов обеспечивает хорошее планирование дна и откосов, - профилирующий поперечное сечение канала, а также его легко настраивать для очистки каналов различных профилей, глубины (табл.1.1) и заложения откосов. Он очищает наносы с растительностью и мелкими камнями, вязкие и увлажненные древесные остатки благодаря механизму принудительной очистки ковшей.