автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования каналов в земляном русле на основе совершенствования ремонтно-эксплуатационных работ

129 0 6, 9 2

Ыгнхотвротво сельского хозяйства Россия

Государственная концерн по водохозяйственному строительству "Водярой"

Всесоюзный ордена Трудового Красного Зйамэнл

научно-иссжедовательскяй институт гидротахнши ж мэлиорацжи жм.А.Н.Костикова

На правах рукописи АСКАРХОД1АЕВ Тулхув Ишановнч

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИШОСОТ «УНКЦИОНИРОВАНШ КАНАЛОВ В ЗЕШШНОМ РУСЛЕ НА ОСНОВЕ СОБЕРШШСТВОЕШИЯ РЕШОТО-ЭКСПЛ/АТАЦИСШЬЕ РАБОТ

Специальность 05.23.07 - Гидротехническое я мелиоративное

строитель ство

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Ташкентском автоыобильно-дорожноы институте.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук.профессор В.И.Воропаев Доктор технических наук.профессор И.А.Недорезов Доктор технических наук,профессор А.А.Коршиков

Ведущая организация "Узгипроводхоз"

Защита состоится 1 (с июля 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 099.05.01 во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костикова по адресу:

127550, г.Москва, улица Большая Академическая, 44.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " \ ^ " ЛмоцС

Ученый секретарь БНИИГиМ кандидат технических наук

И.С.Лапидовская

К:.«/

1

Общая характеристика работы

•'-^'г'г,"Ш|Уйльность проблемы. Предусмотренная Основными направленный экономического и социального развития страны на 1986-1990 гг. на период до 2000 г. концепция глубокой перестройки хозяйствен-ого механизма, создание целостной,эффективной и гибкой системы консмического управления и реализации на этой основе новой зграр-ой политики обострили проблему повышения эффективности оротаемо-о земледелия в нашей стране, усилили необходимость применения На-чной методологии ббоснования развития путей оптимального функци-нирования инженерных сооружений мелиоративной сети.

В последнее время совершенствованию методов научного обосно-ония эксплуатационных воздействий на состояние мелиоративных сис-ем, в т.ч. процессу механизированного производства ремонтно-экс-луатационных работ (РЭР) уделяется все больше внимания, однако, остигнутый уровень не может удовлетворять возросшие запросы прак-аки. Применяемые методы не ориентируют состояние орошения земель з конечные цели агропромышленного производства, не учитывают осо-энностей орошения как. мощного средообразующего фактора, слабо сти-улируют применение ресурсосберегающих технологий, недостаточно юсобствуют природоохранной деятельности.

До настоящего времени, вопросы оптимизации выполнения РЭР ре-жгно-эксплуатационннми подразделениями с учетом их производст -энной мощности исследованы недостаточно полно, особенно в регио-з орошаемого земледелия. В сеязи с этим возникает необходимость эоведения комплексных исследований с применением оптимизационных зтодов, направленных на повышение эффективности использования отбытой мелиоративной сети за снет совершенствования способов экс-туатации, ¿беспечиващих необходимый водопропуск каналов, что име-? лажное народно-хозяйственное значение.

;ль работы й задачи исследования. Целью является разработка науч-IX основ технологических систем и моделей, решение которых обеспе-гоает надежное функционирование открытых каналов Щ? с одновремен-¡м повышением- эффективности их работы.

Для достижения цели были определены слбдугощие задачи:

- анализ сложившейся .практики проведения ремонтно-эксплуата-юнных воздействий на объекты мелиоративного назначения;

- исследование теоретических проблем оптимального использова-я машиноресурсов для стабилизации функционирования каналов;

- исследование и разработка критериев оценки эффективного акционирования каналов;

427 I

- исследование и разработка основ расчета количественной оценки условий эксплуатации и соответстиувдих затрат оптимального функционирования машиноресурсов;

- разработка и реализация методов выбора оптимальных режимов функционирования каналов и оптимальной стратегии развития и со -вершенствования машиноресурсов;

- разработка прогнозных решений направленных на совершенствование параметров рабочих органов машин, обеспечивающих качест -

венное функционирование каналов;

- анализ и оценка результатов практических расчетов по выбору основных направлений развития эксплуатации оросительных систем.

'Объектом исследования являются ремонтно-эксплуатационные предприятия Ыинводхоза республики Узбекистан по поддержанию оросительной сети в работоспособном состоянии и парк.машин, предметом исследования - моделирование функционирования каналов и оп -тишзация технологических воздействий.

Методика исследований. Теоретической методологической основой выполненных исследований явились материалы совещаний и конференций по управлению природоиспользованием, работы советских и зарубежных ученых-специалистов по механизации процессов ремонтно-эксплуатационных воздействий на инженерные сооружения, эконоиико-математическим методом, теории принятия решений, системному анализу, прогнозированию научно-технического прогресса, методические материалы комплексной программы научно-технического прогресса СССР на Двадцатилетний период.

Научная новизна исследований состоит в разработке комплекса взаимоувязанных моделей, схем, информационно-логических процедур, впервые реализующих экономико-математический подход к оптимальному функционированию каналов и отличающихся следующим: предлагав -мый критерий оптимальности синтезирует в одном показателе оценку прибавки продукции сельскохозяйственного производства, затраты всех видов ресурсов, в т.ч. водных и эксплуатационных на содержание машинного парка, а также затраты, связанные со сроками и объемами. проведения профилактических мероприятий; выбор варианта оптимального функционирования каналов осуществляется с учетом динамики состояния объекта и машины, и их взаимодействжя ; центральной частью предлагаемой модели функционирования каналов является модель проведения РЭР с использованием водосберегающей технологии

а счет внедрения совершенных рабочих органов землеройных машин, ыбор оптимального варианта осуществляется с учетом неопределен-ости исходной информации о состоянии мелиоративной сети и ее инамики, что в счою очередь, позволяет определять оптимальный бьем прикладных исследований и изысканий для обоснования вари-нтов технологического воздействия на каналы, с целью.их оптима-ьного функционирования.

В процессе решения проблемы, получены следующие результаты, оторые содержат научную новизну и выносятся на защиту:

- разработана математическая модель эффективного функциони-эвания каналов региона;

- обоснована технологическая потребность в разработке новых абочих органов специальных и общестроительных землеройных машин;

- разработана методика расчета объемов производства РЭР;

- разработана методика последовательности производства РЭР аналов и их участков;

- разработана методика расчета оптимального парка машин;

- исследованы и количественно оценены условия эксплуатации шин, влияющие на эффективное их использование;

- установлены.критерии оценки' эффективности применения новых 1бочих органов;

- разработаны и использованы на практике новые конструктор-ше решения усовершенствованных мелиоративных рабочих органов ;млеройных машин.

Практическая ценность работы заключается в разработке ново) подхода составления организационно-технологических мероприя -1Й, обеспечивающих работоспособность каналов, а тагасе в научном 5основании количественных и качественных показателей техничес -IX средств эффективно производящих'операции РЭР.

В ходе исследований получены данные^ имеющие практическую шчимость и связанные с результатами настояцих исследований:

- разработаны рекомендации по расчету и выбору комплекса )Р и техники в аспекте конечной прбдукции;

- рекомендации по повышению КПД каналов,, значения которых (вышаются на 5-8?;

- разработан пакет- программ и дискет оптимального функцио-|рования каналов региона;,

- разработаны и внедрены в процесс производства РЭР новые [бочне органы к машинам специального и общестроцтельного назна-

427 *

чения, повышающие качество производства работ;

- повйшева производительность комплекса машин при* произволе ве РЭР в 1,3-1,5 раза;

- внедрена прогрессивная технология производства РЭР, связа ная с уменьшением потерь воды на фильтрацию.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на I и П Всесоюзных научно-технических конференциях "Повышение эффективности использования автотранспорта и а/дорог в условиях жаркого климата и высокогорья", г.Ташкент, 1978,1962г на П Всесоюзной конференции по механизации и автоматизации земля ных работ в строительстве", г.Киев, 1966 г., на Зональной конференции "Повышение эффективности проектирования, испытаний, экс -плуатации автомобилей и строительно-дорожных машин", г.Горький, 1968 г., Зональной конференции "Эксплуатация машин в суровых условиях", гЛюмень, 1969 г., на ХХХУП научно-методической и научно-исследовательской конференции профессорско-преподавательского состава Московского автомобильно-дорожного института, г.Москва, 1979 г. (секция конструирование сФроительно-дорожных машин), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского Состава Ташкентского автомобильно-дорожного института, г.Ташкент 1972-1988 гг., на секции Ученого Совета ВШИГиМ, ■г.Москва, 1990

Публикации. По результату исследований опубликовано в науч ных Изданиях, согласно перечня ВАК СССР 42 наименования печатных работ, получены четыре авторских свидетельства на изобретения и одно положительное решение к заявке. Опубликована одна, моногра -фия "Пути повышения производительности машин для земляных работ" изд-во "Фан", Ташкент, 1965 г.

Основные положения, составляющие основу диссертационной работы, изложены в 22 ОНИР, выполненных в 1981 по 1990 гг. по заказам предприятий Минстройдормаша СССР, Минавтодор Узбекистана, Минводхоза СССР и Госкомводхоза Узбекистана, а также в информационных бюллетенях НИИНГИ Госплана УзССР* докладах и трудах ВНИИГиЫ, МАДИ, ТашПИ, ТАДИ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе ния, шести глав, общих выводов и приложений, включающих программ к решению задачи оптимизации и распечатку. Общий объем работы составляет 396 страниц, в т.ч. 271 стр.. основного текста и табли а также 51 рисунок и фотографий; список использованной литерату-

ы из 299 наименований (в том числе 8 иностранного),, а также ма-е'риалы,, характеризующие практическую ценность работы.

Основное содержание диссертации

I. Оросительная сеть, ее функциональная характеристика и о ^еспечение эффективной и устойчивой ее работы в использовании оиошаемых земель

В данной главе анализируются функциональные осооенности оро-ительной сети (ОС) и, в частности, каналов, обеспечивающих интен-ификацию использования земель и способствующих эффективности аг-опромьш1ленного комплекса.

Устойчивое функционирование каналов, обеспечивающих как дос-авку орошаемой воды, так и ее отток в достаточной мере свидетель-твует об эффективности использования орошаемых земель. Эти.пред-осылки позволяют сделать попытку систематизации факторов, влияю-их на состояние каналов, а именно, установить основные функцио -альные характеристики каналов в совокупности с природно-климати-эскими, инженерно-морфологическими и экономическими показателями, лиякхцими на водопропуск. Правильная систематизация факторов и вы-эр критерия,эффективности функционирования ОС связаны с конкрет-лм представлением конечного результата их деятельности, которая эстоит в повьппении продуктивности единицу площади орошаемого зем-зделия. Следовательно, показатели эффективности ОС должны быть заимосвязаны с показателями эффективности сельскохозяйственного роизводства. При этом следует учитывать, что система-показателей эдного и сельского хозяйства имеет свои специфические технико-*ономические показатели, характеризующие особенности отрасли1. 1звитие региональной ОС, ее совершенствование и эксплуатация до-шы быть направлены на стабилизацию показателей урожайности, по-лпению комплексных характеристик сельскохозяйственного производ-гва в целом. Следовательно, ОС и мероприятия по ее поддержанию работоспособной состоянии необходимо рассматривать, как ин£ра-?руктуру сельхозпроизводства, требующего выполнения своих крите-тльных установок.

Решение поставленных задач, связанных с установлением крите-гев и показателей, отражающих эффективность ОС, связано с необ -¡димостью объективного сопоставления затрат водного хозяйства с >нечныи результатом сельскохозяйственного производства.

Кроуе того, критерий оценки эффективного и устойчивого функ-

ционирования ОС должен обеспечивать такое сопоставление производственных затрат с: одной стороны и результат деятельности, с дру -гой, чтобы полнее учитывались реальные возможности дальнейшего развития и совершенствования расширенного воспроизводства и повышение жизненного уровня населения.

Только полный охват вышеперечисленных условий, отражающих технико-экономические показатели функционирования ОС может отве -чать требованиям критерия оценки эффективности, который должен синтезировать количественные и качественные оценки произведенной продукции, валового и чистого дохода, с одной стороны и обществен ные затраты на 'производство продукции - с другой.

В условиях орошаемого земледелия вообще, и в эксплуатации оросительных систем, в частности, понятие эффективности приобрета ет свое полное значение, когда произведенные затраты соизмеряются с полученным от них эффектом.

Эффективное использование мелиорированных земель и достижение высокой плановой урожайности на них требует выполнения обширного объема работ,связанного с поддержанием оросительной сети в техническом состоянии требуемого уровня. Эти работы осуществляются проведением профилактических и ремонтных мероприятий, задачей которых является поддержание надежности, заложенной в сооружение в процессе проектирования и строительства, обеспечиваемое специль ной службой технической эксплуатации мелиоративных систем, представляющей собой комплекс мероприятий и воздействий, направленных на содержание в технически исправном состоянии всех элементов мелиоративной системы. Эти вопросы решаются на основе анализа условий оптимального функционирования специализированной системы производственной инфраструктуры, важным в развитии которой является обеспечение оптимального функционирования и стимулирования развития ее элементов, оцениваемое ее эффективностью.

Современные системы, к которым относится анализируемая, характеризуются сложностью их структурной организации, создающей предпосылки решения комплекса функциональных задач и, в То же время, функциональной устойчивости при нарушении технического состояния отдельных элементов системы. При этом мы не сталкиваемся с общепринятым понятием отказа, характерным для сложных технических систем. Здесь внутренние изменения в структуре системы, связанные с отказом или ухудшением отдельных элементов отрица -тельно отражается на качестве ее функционирования систем, хотя

эна действует и полного отказа не происходит. Это связано с тем, сто сложные системы способны саморегулироваться за счет средств <оррекции некоторых ошибок, наличия различных обратных связей и :.д. При с-том система хотя и работоспособна, но она не полностью зыполняет свои функции за счет количественного и качественного :нижения своих первоначальных параметров.

В главе рассмотрены мероприятия, обеспечивающие устойчивое функционирование ОС, важнейшим из которых являются ремонтно-экс-1луатационные работы (РЭР), представляющие комплекс, обеспечиваний поддержание или■полное восстановление основных технических шраметров мелиоративных систем или инженерных сооружений на них ; целью нормального их функционирования для обеспечения оптималь-юго водного режима почвы на .всей площади .мелиорированных земель > течение всего вегетационного периода и получения на них плано-. ни урожаев сельскохозяйственных культур.

Далее, в главе содержатся основные организационно-технологи-[еские особенности производства РЭР и анализ парка машин исполь -уемого при отом.

Анализ функционирования ОС и необходимость проведения РЭР по-воляет осуществить правильный подход к-оценке эффективности сис-ем водоооеспечения, основанный на мировоззренческом аспекте в ¡опросах соотношения диалектики и методологии системных исследований и на этой основе обосновать .цель и задачи исследований.

2. Исследование процессов" производства РЭР каналов й методика расчета показателей систем'

Технологический процесс производства РЭР представляет собой окальный экономический объект для которого, с точки зрения опти-льного планирования,- критерием оптимизации может быть максимум ародно-хозяйст.венного эффекта (.НХЭ). Следовательно, целевая фун-ция, в нашем случае, это "мах" НХЭ, получаемого на единицу оро-аемой площади, определяемый тем или иным технологическим решением, ешением задачи является также определение оптимальных параметров правления, при которых обеспечивается максимум НХЭ. Слёдователь-о, моделирование производства РЭР при решении рассматриваемого лучая, есть процесс выражения НХЭ через параметры управления.

Целевая функция, принятая при определении оптимальных пара-етров управления в общем виде выражается

и427

7

Р--^ II).

Где Рл- эффект от нормального (обеспечйваищй регламентированный режим расхода воды) водопропуска по оросительной сети, при проведении РЭР по принятому плацу; эффект от нормального (регламентированного режимом) оттока использованной воды при проведении РЭР» Ф» - стоимость РЭР по принятому плацу их проведения, включая затраты на ремонт и содержание парка машин; Ф£ - стоимость.дополнительной техники, приобретаемой для проведения РЭР по принятому плану.

Рассмотрим эти четыре показателя, влияющие на НХЭ.

Эффект - формируется из эффектов от обеспечения пропускной способности на каждом участке оросительного канала, подлежащего ремонту. Если принято, что период проведения РЭР на данном участке оросителя предшествует моменту достижения им предельного состояния (или отказу), т.е. необеспечения регламентированного водопропуска, то эффект образуется от экономии воды в каждый из последующих периодов поливов, за счет использования водообере-гаицей технологии проведения РЭР и уменьшения потерь воды на фильтрацию. Если же период проведения РЭР следует после достижения >росителем предельного состояния работоспособности, сффект Ру будет представлять собой сумму эффектов от эффекта за. счет уменьшения фильтрационных потерь воды и ущерба (издержек).от недополучения воды между моментами отказа участка оросителя и проведением РЭР:

^¿ГдаегСсАТУ,- > <2>

С } « «

где I. - код участка канала; | - код периода полива йтого участка;!

- период поливу, в который происходит отказ участка; Л- 1-й период полива после РЭР.

Г С , если ^ т*е* нормальшй водопроцуск

агй/. если

, если £ •

где &4- требуемый расход вода в ^ >-й период; фактический расход вода в ^ -й период; ¿0: - уменьшение потерь вода на фильтрацию еа счет водосберегапцей технологии РЭР; С: - себестоимость воды. * 8

С| - 0, если <¡<¿4

С: » стоимости недополучения воды,, определяемой уменьшением • урожая из-за недополива, если т.е. период

полива между отказом и ремонтом. С; » стоимости воды, если ^ %, т.е. послеремонтный период.

- продолжительность ^ -го полива. Эффект - формируется из эффектов от нормального (регламентированного режима) оттока на каждом участке коллекторов, подлежащих ремонту. Он проявляется, если по принятому плану, период проведения РЭР должен осуществляться после "отказа" работы коллектора. В-противном случае, этот эффект равняется нулю, т.е. обеспечивается регламентируемый водосток. Если период полива находится между периодом отказа ичпериодом производства РЭР, то эффект в этот период равен ущербу от роста продолжительности оттока и, который,. в конечном счете, выражается уменьшением урожайности от переувлажнения и перезасоления почвы при данном поливе

II? 112 дТке; • СШ, 1т * (3)

С ^ к ч ?

где с - код участка коллектора; ^ - код периода полива в зоне участка; ^ ^ - период полива,, в который происходит отказ участка; первый период полива после ремонта; к - код с/х культуры.

где Тк^-. время дренирования в £ -ом^час^гке коллектора в ^ -ый период полива.в отсутствии РЭР; ТК^у - время дренирования на 6 -ом участке коллектора в ^ -ый.период полива ¡после проведения. РЭР.

Щ - м

где а.- количество стока воды в ^ -й период на £ -ом участке; - фактический расход на I -ом участке; "¿- время стока.

Щ -17Г'

где й. - требуемый расход; СЦ - ущерб от замедления-роста /г-ой с/х культуры при переувлажнении I. га на I день, во время ^ -го полива; Бк*,*- площадь, занятая К -ой с/х культурой в зоне 1?-го участка.

о

£ ££ I ,_*,/. *-< • ТА, ач , (4)

где,Л. г- 'код механизма; £-. код участка; ^ - код периода работы;

операции РЭР;Хв/,/*ч- кол-во 4 -х механизмов, занятых в^ -ый период ремонта,, / -го участка по ^ операции РЭР; СТг4$е,}, кл~ эксплуатационные . затраты -го механизма, занятого в у -ый период ремонта £-го участка по ' ^ операции РЭР

Ч-У/Ху-е, <5)

где .V, - марка машины, У)С~ кол-во' дополнительно требуемых машцп марки V

УХ^тахМХу 'иУг ,0],

где и/у - требуемое по принятому плацу число машин марки V ; ЦУу - имеющееся число машин марки У*

Если потребное количество машин марки К больше, то

УХу - их* ' ХУтг •

Если же, требуемое число машин марки У не превышает имеющихся иУу , то тогца выражение равней нулю.

САу- стоимость дополнительной техники; если это аренда, то это стоимость аревды. если техника приобретается, то это оптовая цена, если машина не арендуется, не покупается, то обозначается заведот мо большее значение Ю30.

Для математического.описания целевой функции - народнохозяйственного эффекта / - в качестве переменной примем план производства РЭР - "X". Это четырехмерная матрица с элементами ) где С*- номер механизма,

У- код марки машины; число рассматриваемых марок машин; V/- код рабочего органа; £ — код участка канала или коллектора, подлежащего ремонту; } - код периода ремонта; А - код техпроцесса: ш х « очистка канала от наносов без растительности; ^у- 2 -очистка откосов канала от . растительности,- * 3 - очистка дна канала от растительности и наносов,^ - 4 - планировка дамб и уплотнение грунта на ббрмах каналов и коллекторов.

Тогда Л^А/»^- количество £-х машин, потребных для проведения работы по ремонту Л-го участка в ^ -й период ремонта. По данному плану "X" можно определить'среди прочего и парк ма-10

ХМ*

шин ШР$0, т.е. для каждой марки V , число машин ,У-й марки.

и П *

КОШ) * юяя X> -Хс^ У), (б)

Ц}(1Т, Ь'1

где 7Т<, - код периодов ремонта;-^- число участков, подлежащих ремонту; число машин.

'I, если существует рабочий орган такой, что

Л • У+К V

.0, в остальных случаях.

Таким Образом, задание плана X - ото и определение парка малин и организация производства РЭР РПРЭО на заданный период.

При проведении РЭР по плану "X" НХЭ - (X) определяется по формуле

ЦЮ * Л (х) * £ (У) • Ц (X) - <Рг (х)

В математической модели территория условно принятого района 1редставляется в виде орошаемых земель, занятых сельхозкультурами I населенными пунктами, а также в виде набора оросительных кана-юв магистрального (МАТОК), межхозяйственного (МОК) и внутрихозяй-¡твенного (ВОН) уровней (оросительная сеть) и набора дренажных соллекторов (ДК), образующих коллекторно-дренажцую сеть района. 1писание исходных данных используемых в математической модели, [редставляется набором следующих данных: парк машин и их технико-1Кономическая характеристика, оросительная и коллекторная сеть >айона, гидрогеологическая и геологическая характеристика района, ^определение площадей под сельхозкультуры и их характеристика.

Расчеты разделов математической модели связаны с. использова-ием ряда оригинальных методик, разработанных автором, важнейшие з которых: I) определение периодов поливов, под.которым понимает-п временной промежуток, в течение которого происходит полив (про-вшка) некоторой с/х культуры, согласно агротехнических требова-ий; 2) определение требуемого расхода воды С 0.тр) для различных аналов и коллекторов в различные периоды полива производится пу-ем определения по нормам полива йт/> по всем ВОК, затем по ЮК, АГОК и, наконец, в ДК из условия, что й. » ЦТА+ Цр (где ЦТ А ребуемый по "нормам полива расход на одном из каналов и. йF - по-эри воды на фильтрацию), 3) определение объемов производства РЭР а участке канала, состояцего из подразделов: расчет объема и еы-эты наносов в каналах бёз зарастания во все периоды полива; рас--427 II

чет объема* и высоты растительности в каналах и в коллекторах с за-растением; 4) определение последовательности производства РЭР на участках каналов, подлежащих ремонту в расчетном году; 5) определение фактического расхода воды (Ар) в каналах в отсутствие РЭР; 6) определение уменьшения потерь воды на фильтрацию (СЯ) при использовании усовершенствованных рабочих органов; 7) расчет стой -мости использования механизмов при производстве РЭР; 8) методика расчета оптимального плана Х0 производства РЭР.

Под планом ПХ0П понимается комплекс факторов, характеризующих производство РЭР и включающие в себя: объемы и сроки проведения РЭР; технологические процессы, их механовооруженность и т.д.

Достижение опт^ального плана Х0 осуществляется получением промежуточных значений различных планов Хр Для этого из множества М планов производятся замены четырехмерной матрицы 1с) на две, в которых одна переменная ¿свободная, а другая - нё свободная л глобальный максимум функции двух переменных £ получается покоординатно, т.е.

тох Р&ММ) [КхУЩЛ > (7)

где & - код механизма; у - период проведения РЭР; / - код участков канала; к,- коды технологических операций.

Дальнёйшее преобразование ( 7) позволяет получить следующее выражение

тох- /пах РГ= /"/^У

из которого следует: П70Х Р^Хг) •

ж» см^ )

Формула (8) дает правило направленного поиска оптимального плана Х0 по методу координатного спуска. Это правило состоит в выполнении следующих шагов:

- составление начального плана Х^;

- составление плана Х2, использующего на каждой работе, на. каждом ремонтируемом участке лучший по эффекту механизм (т.е., нахождение плана типа 2>

- составление плана Х^, по которому выбранные на кавдом участке механизмы производят РЭР в лучшие по.эффекту периоды ремонта (это и есть оптимальный план).

Ш. Теоретический анализ производства РЭР комплектом машин с усовершенствованными рабочими органами

Определение эффективности машин не может быть осуществлено без установления взиимосвязи системы показателей машины с показателями эффективности их функционирования, эффективности ¡^подсистемы, узлов, деталей и элементов рабочих органов. К первой группе факторов могут быть отнесены: текущий эксплуатационные ЯЕтраты на подсистему жизнеобеспечения, не зависящие от величины мощности И массы машины; текущие эксплуатационные затраты на энергетическую подсистему» пропорциональные установленной мощности силовой установки; текущие эксплуатационные затраты на технологическую подсистему, пропорциональные массе машины; текущие'эксплуатационные затраты на даработцую плату, пропорциональные массе машины.и прихо-дщиеся на одного рабочего; количество операторов и рабочих, занятых обслуживанием техники; капитальные затраты (балансовая стоимость машины) и годовая производительность.

В состав второй группы факторов, оценивающих, результаты воздействия рабочего органа машины на очищаемые поверхности, входят: изменение величины неровностей до и после очистки, оцениваемое коэффициентом » где ~ оптимальная величина неровно-

стей (шероховатость); h¿ - действительная величина неровностей на очищенной грунтовой поверхности; изменение плотности грунта на^^ дне и откосах очищенного канала, оцениваемое коэффициентом где р0„ vifif - оптимальная и действительная плотность грунта на дне и откосах, коэффициент восстановления проектной площади по--перечного сечения.канала kf .определяемый как отношение проектной площади поперечного сечения канала (Fnp ) к плоради поперечного сечения канала после очистки /у» , т.е. Ау- -jrj^

Факторы, относящиеся во второй группе определяют Также пропускные и водосберегаицие свойства очищенного канала. Это сдеду-ет из анализа известных зависимостей, связывающих объем воды переданной каналом за единицу времени и параметры канала, а также зависимостей для расчета фильтрационных потерь воды чьрез грунтовое лозе канала.

Совокупность факторов первой и второй групп поясностью характеризует обе стороны рассматриваемого процесса и поэтому может быть использована для построения критериев, позволяющих произве-

сти указанную выше комплексную оценку эффективности двух и более сравниваемых вариантов машин для выполнения РЭР на каналах оросительных систем.

Интегральным показателем технико-економической эффективности в машиностроении, учитывающим влияние первой группы факторов яв -ляются приведенные удельные затраты Лр . Этот показатель целесообразно использовать в качестве базового показателя для оценки технического ур«»ня машин и комплексов^ предназначенных для вы -полнения РЭР. Синтез этого показателя с коэффициентами качественных показателей (второй группы факторов) позволяет подучить обобщенный показатель оценки эффективности кф

' А* -кА — ^

Подученный показатель взаимосвязан с конструкцией машины,учитывает качество выполнения работ и может быть.определен посредством прямого эксперимента в натурных условиях или методом математического моделирования на ЭВМ при наличии математического описания зависимостей показателей от влияющих параметров. При этом выбор лучшего варианта машины или комплекса осуществляется сопоставлением полученных показателей , причем, предпочтение необходимо отдавать комплекс^. ,или машине, у которой этот показатель меньше.

При модернизации рабочего оборудования, не связанной с изменением мощности базового двигателя, Увеличением массы машины или ухудшением условий труда оператора затратная часть показателя меняется незначительно, следовательно, в этом случае основное влияние на величину удельных приведенных затрат будет- оказывать про-, изводительность машины. С учетом этого показатель'оценки эффективности можно записать в виде

Кф у Н кр. • Ь

где А - составляющая удельных приведенных затрат, связанная с расходами на приобретение и эксплуатацию машины или комплекса (условно принята неизменной); Л - производительность машины или комп лекса. Для облегчения процесса выбора лучшего варианта машины целесообразно использование критерия эффективности в виде

Я , __ .

т/>

В случае модернизации машины величина этого критерия определяется

fr . Лтр 'Нлр ' крю ' кглр.

Здесь (гндексы "пр" относятся к модернизированной (машны, а ивдек-:ы "гр" - к существующей.

Анализ полученного критерия показывает, что/ повышение эффектности машины или комплекса можно достичь: повышением произво-[ительности машины при неизменном значении произведения качествен-шх показателей; уменьшением значения произведения качественных юказателей при неизменной производительности; повышением произво-дательности й уменьшением величины произведения! качественных пока-ателей. Необходимо отметить, что минимальное значение произведе-:ия качественных показателей должно быть- равно единице, значения ®нее единицы не допустимы, т.к. в этом случае потери времени, вязанные с необходимостью выглаживания и переуплотнения поверх-ости грунта приводят к резкоцу снижению производительности иаши-ы, практически не оказывая влияния на величину расхода и потерь оды. А при значениях коэффициента kf меньше единицы может проис-одить изменение типоразнера канала.

Статистический анализ производства-РЭР в Узбекистане позво-ил установить, что механизация этого процесса в основном (95&) существляется одноковшовыми экскаваторами оборудованными специ-яьными рабочими органами второй и третьей размерных групп и буль-эзерами.

Эффективность экскаватора с модернизированным мелиоративным абочим органом в значительной степени определяется величиной эоизведения показателей качества , т.к. при оснащении

wmtai ковшом, предлагаемой конструкции, производительность ее шяется незначительно. При этом ковш предлагаемой конструкции сазывает активное воздействие на величину цервых двух коэффици-ггов, оценивающих изменение ровности и плотности поверхности унта при воздействии на него уплотнителя в виде ролика, установ-!иного на тыльной, поверхности днища ковша.

Под воздействием нормальных и касательных сил и в связи с пе-«ещетпгён частиц материала вдоль дуги контакта возникают нооди-.ковые условия для уплотнения 1гатерлада разлгтапа зон . упдотнэ-

Уравнение равновесия в зоне уплотнения кокет бнтЬ лредстав-лено в 1аде: ^

М - ¿¿/Р/гУ^*, т

о

где В - ширина ролика; - контактное давление в точка А, расположенной на глубине ■£ ; У - нормальная нагрузка на родяк. Величину контактного давления.предложено определять в виде

С* (Ю)

где С, V - коэффициент пропорциональности и показатель степени, зависящие от физико-механических свойств грунта.

Решая уравнение (9) с учетом выражения (10), подучим

ар

м .

где ~ линейное давление, N - нагрузка на ролик. На основе

теории Герца-Беляева и замене модуля Юнга на модуль деформации Во учитывающим не только обратимые, но и необратимые деформации зависимость (II) можно представить в виде

Чг'-^Г*

где бдцг". (0,8-0,9) 6р - максимальное контактное давление по условию прочности грунта; (ГР - предел прочности грунта; Ц - радиу ролика; Во - модуль деформации, £ » 15-20 для несвязных грунтов Во' 10-15 для связных.

В то же время величина линейного давления определяется

л N

«М Т

Величина нормальной нагрузки на ролик может быть найдена в виде

где г - сопротивление перемещению ролика, численно равное усилию тяги, приложенной к ролику; $ - коэффициент сопротивления качение Величина сопротивления перемещению ролика может быть определена из условия сохранения момента, развиваемого гидроцилиндром ковша (для случая копания поворотом ковша) (рис. I)

г Мга "РкРч

г * — р- '

где Нгц- момент, развиваемый механизмом.поворота ковка; Р* - касательная, составляющая сопротивления грунта копанию;плечи соотвётствующих сил.

Для определения величины касательной составляющей сопротивления копанию кошом экскаватора с рабочим оборудованием обратной лопаты при. разработке различных грунтов могут быть использованы зависимости, предложенные В.И.Баловневым,А.Н.Зелениным, Ю.А,Ветровым,Н.Г.Домбровским, И.А.Недорезовым, А.М.Холодовым, Н.Ч.Кудайбергеновым й др.,- т.к. условия копания грунта при модернизации ковша практически не меняются.

Выполнив элементарные преобразования, получим выражение для определения не-■ обходимого радиуса уплотняющего ролика

л (Мгц -Рк?<) Ее,

в еъ*, и

Анализ полученного Уравнения свидетельствует о том, что с увеличением усилия тяги и снижением прочности грунта .происходит увеличение радиуса уплотнителя.

Полученное выражение связывает между собой основные параметры рабочего механизма и физико-механические характеристики грунта. Задаваясь шириной ролика В по соответствующей ширине ковша можно определить величину радиуса ролика, при которой будет происходить эффективное уплотнение грунта.

Степень уплотнения грунта существенно зависит от скорости изменения напряженного состояния. Скорость изменения напряженного состояния в свою очередь определяется скоростью перемещения уплотнителя и может быть описана на основании закономерностей распределения контактных давлений. На основании "проведенных экспери-

Рис. I. Расчетная схема для определения усилий, действующий на ролик

ментальных исследований было установлено» что величина оптимальной скорости перемещения ролика, обеспечивалцей наибольшее значение иыцульса давлений, достаточно корректно описывается уравнением

te^JÏÏÏO-fhTÏJ. (13)

где кГр - коэффициент, определяемый физико-механическими свойствами уплотняемого материала; hn - полная деформация уплотняемого материала; hff - деформация, соответствующая началу 2-ой зоны деформации.

Важнейшей характеристикой процесса .уплотнения является глубина активной зоны, т.е. зоны, в пределах которой реализуется до 90% всей необратимой деформации. В общем случае расчет глубины активной зоны осуществляется по следующей зависимости:

h3 * oi- В min |jf 0-e~ß Ъ), (14)

где émifT минимальный поперечный размер поверхности контакта рабочего органа с уплотняемым грунтом; & • г* соответствующий оптимальной Влажности предел прочности; toi I*1 - естественная и опти -мальная влажности уплотняемого грунта; ci ' --коэффициент, зависящий от скорости изменения наряженного состояния; ß - безразмерная постоянная. Удовлетворительная сходимость с экспериментальными данными для случая уплотнения грунта при выполнении РЭР получается при ß * 4.

При взаимодействии ролика с грунтом минимальным поперечным размером поверхности контакта является длина хорды, стягивающей погруженную в грунт часть окружности ролика. Подставляя числовые значения и проведя элементарные преобразования, подучим: для связных грунтов

' ,:для несвязных Ас££ ¡/fé"

Из полученных зависимостей видно, что глубина активной зоны, а следовательно, и оптимальная толщина уплотняемого слоя грунта в равной мере зависят от линейного давления и радиуса уплотнителя. Поэтому при фиксированном значении величины линейного давления более выгодны ковши с большими диаметрами уплотняющих роликов.

Приведенные выше зависимости описывают процесс взаимодействия усовершенствованного рабочего органа одноковшового экскаватора с грунтом и позволяют применительно к конкретным грунтовым ус-ЮЕйяи обосновашго выбрать основные параметры уплотнителя, уста -ювленного на тыльной поверхности ковша, и правильно назначить реши его работы.

Эффективность взаимодействия бульдозерного оборудования с грунтом зависит от характера процесса копания, который в свою оче-зедь определяется соответствием, основных геометрических парметров Зульдозерного оборудования и физико-механических свойств грунта, (арактер взаимодействия бульдозерного оборудования, оснащенного >ткрилками и выдвинутым вперед ножом с разрабатываемым грунтом, шеет некоторые особенности. Анализ работ В.И.Баловнева, Ю.А.Вет-юва, И.А.Недорезова, А.А.Яркина и др., и ряд выполненных экспе-жментальных исследований, позволили установить схему движения ча-:тиц. грунта перед рабочим органом, на основе которой предложена »счетная схема для определения сил сопротивления копанию. Расчет-[ая схема составлена с учетом выявленных закономерностей для наи-юлее тяжелого конечного этапа копания, который характеризуется современным отделением стружки грунта заданной толщины и тран-;портированием максимальной призмы волочения.

Горизонтальная составляющая усилия копания для бульдозерного »борудованйя с открылками и ввдвицутым вперед ножом при разработке -вяз них грунтов определяется по формуле

/>«* * й+Ра*/3! ,

де К» - горизонтальная составляющая сопротивления,- оказываемого ыдвинутоцу вперед ножу с учетом сопротивления продвижению пласта, Р*. - горизнтальная составляющая сопротивления на передней поверх-юсти открылков; ^ - горизонтальная составляющая сил трения на !оковых поверхностях открылков; В, - сопротивление от перемещения физмы волочения.

На основании положений теории предельного состояния сыпучей :реды, сопротивление, оказываемое вынесенное вперед ножу будет

в,-- Ь. Ь в-ь Ц % + Си, е^р(<-{;) + Рп.ь. 7, <15);

•де - аналитические коэффициенты; В - ширина бульдозерного >борудойания; К - глубина копания; ^ - плотности скелета разраба-'ываемого грунта; рп 8 - удельное давление призш волочения на

грунт, отделяемый ножом от массива; Сиг~ коэффициент сцепления грунта; § - угол внешнего трения (грунта по металлу); р - угол внутреннего трения; ¿ - угол резания выдвинутого вперед ножа.

Используя систему приближенных математических моделей горизонтальные составляющие сопротивления на передней поверхности открЬл-крв и сил трения на боковых поверхностях открылков, можно выразить следующим образом:

ра=гKiH Гf ctg f (Ч- т<)* Pt 1 de)

Ь-лЬЪП-МФ + СшсЬг^-^.^р^, {17)

где аналитические' коэффициенты; ^ - толщина открылков; Pr* Pf,

- пригрузка от призмы волочения в районе действия передней кромки боковых поверхностей открылков.

На основании теоретических положений проф. Ветрова Ю.А. и теории предельного равновесия сыпучей среды, сопротивление от перемещения призмы волочения равно

Рц-Ч (18)

где Aj - аналитический коэффициент; ¿ - угол наклона отвала бульдозера; = 0,65 коэффициент, характеризующий рабочий орган.

Общая горизонтальная составляющая усилия копания бульдозерным оборудованием с.открылками выдвинутым вперед ножом, получается в результате подстановки полученных зависимостей в уравнение (I)

♦ с* h]Цй-ПUt-C*d«fí- Ц)*hl

* As(H-h * ki L-.ígf )¿ (sin m¿):

Преобразовывая и учитывая равенство некоторых коэффициентов:

[у i J-a+L iffJ+Ar УгШ*

Полученная в итоге теоретическая модель копания грунта бульдозерным оборудованием с открылками и выдвинутым вперед ножом, позволяет выявить зависимость сопротивления копанию от основных параметров .бульдозерного оборудования и рабочей среды.

Одним из важнейших условий эффективного функционирования оросительных и коллекторных каналов Является качественное выполнение ремонтно-эксплуатационных работ (РЭР). Особенно, когда точность ввдериавания заданного профиля получаемой грунтовой поверхности становится одним из главных показателей, характеризующих эффективность использования машины. Согласно принятого нами критерия зф -фективности () этот показатель оценивается величиной. . К числу таких случаев относится технологический процесс очистки каналов оросительных систем от наносов и сорной водной растительности. Это обусловлено тем, что-оросительные каналы рредставляют собой сложше инженерные сооружения с жестко установленными парашт-раыи, любое отклонение которых от проектных приводит к нарушению заданного режима водопроцуска, т.е. к снижении эффективности функционирования оросительных систем. Поэтому для машин, занятых на выполнении такой.важной операции, как очистка оросительных каналов, показатель точности движения рабочего органа по заданной траектории, является одним из главных эксплуатационных параметров.

К самым простым средствам, которые при минимальных затратах могут значительно повысить эффективность одноковшовых экскаваторов на очистных работах, относятся системы контроля за положением рабочего органа. Это достигается за счет контроля глубины опускания рабочего органа экскаватора относительно его уровня стоянки в каждой рабочей позиции на берме канала. Выдерживая,установленное заранее соотношение между уровнями дна канала и его бермой, можно сохранить, а в случае необходимости.и восстановить проектное значение продольного уклона канала.

Технологический процесс очистки каналов оросительных систем при помощи экскаваторов, оборудованных сменным рабочим органом драглайном, в конструкции которого предусмотрена возможность контроля глубины копания, состоит в основном из двух операций - подготовительной и основной.

Подготовительная операция имеет целью планировку берм для перемещения экскаватора и выполняется специальной планировочной, либо общестроительной машиной - бульдозером. При этом важно спланировать поверхность берм относительно отметок дна канала. Это позволит качественно и оперативно выполнить основную операцию -очистку дна и откосов с фиксированием глубины погружения рабочего

органа экскаватора при помощи специально разработанного прибора -глубиномера.

Основные параметры предложенных- конструкций усовершенствованного ковша экскаватора и модернизированного бульдозерного оборудования должны обеспечивать качественное выполнение требуемых видов РЭР в заданных условиях эксплуатации при минимальных затратах.

При модернизации оборудования серийно выпускаемой общестроительной техники.эффективность ее может быть оценена показателем

з , учитывающим производительность машины и качество выполнения'того или иного вида работ. Область.эффективного применения машин с усовершенствованным рабочим оборудованием характеризуется эксплуатационными условиями, при которых использование их предпочтительнее по сравнению с машинами традиционной конструкции. К числу важнейших эксплуатационных факторов можно отнести физико-механические характерйстки разрабатываемой среды, а также параметры, характеризующие объект РЭР.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия со средой усовершенствованных рабочих органов, позволил обобщить их и разработать блок-схему алгоритма расчета основных параметров (рис. 2). При этом в качестве исходных параметров задаются характеристики, определяющие условия эксплуатации усовершенствованных машин, а операции вычисления выполняются до достижения минимума, критерия эффективности.

Разработанная блок-схема алгоритма выбора основных параметров усовершенствованного рабочего оборудования общестроительных машин отражает логическую последовательность решения задачи и учитывает, взаимосвязь исходных данных, параметров усовершенствованного рабочего оборудования и базовой машины, критерия эффективности.при наличии обратных связей и хорошо приспособлена для реализации на ЭВМ.

Определение коэффициента фильтрации по формуле

V * -г'.***'

позволило экспериментально установить регрессивную зависимость фильтрации воды от плотности грунта " # " и -числа ударов динамического плотномера "С" (рис. 8).

При экспериментальном выявлении фактического значения коэффициента наполнения ковша ( к"н) при производстве РЭР учитывались

с. 2. Блок-схема алгоритма расчета основных параметров рабочих органов

Рис. 3. Зависимость фильтрации воды в грунтах от плотности грунта

следующие обстоятельства: наличие кашей на I м.длины канала наличие воды в канале (в долях от И расч.) ; удельные значения объема наносов (мэ/м) - ^ и наличие растительности в русле канала - . Обработка экспериментальных данных позволила установить уравнение регрессии значений к* , отражающее влияние перечисленных факторов: ки « 0,9956-0,0417^ -0,517^ +0,0036^ -0,14872« Коеффициент ко - использования машины во времени определялся по данный измерений основных элементов сменного рабочего времени, путем хронометра. Обработка результатов хронометражных наблюдений с использованием методов математической статистики позволила устано -вить законы распределения этого показателя, приведенные в табл.1.

Таблица I

^комплекта116 Выражение для/выравнивающей кривой

I. Экскаватор ЭО-3221 Бульдозер ДЗ-42

Бульдозер ДЗ-42 *(0.ИМЯ*)'1

Продолжение таблицы I

кош Н=БктТе Выражение для выравниваадей кривой

ш- 30-32ПЕ

Бульдозер ДМ2

Результаты серии лабораторно-полевых экспериментальных исследований использовались в качестве банка данных для сведения в разработанную математическую модель, в соответствии с условиями формализации технологического процесса производства РЭР мелиоративных каналов.

4. Экспериментальные исследования технологии и организации производства РЭР оросительных каналой

Реализация поставленных задач, связанная с определением влияния конструктивных параметров усовершенствованных рабочих орга нов специального и общестроительного назначения на функционирование каналов осуществлялась через показатель народнохозяйственного эффекта (НХЭ). Данные были получена на основании реализации на ЭВМ ВС 10-36, разработанных моделей, в которые были заложены результаты экспериментальных исследований *и статистическая информация. Комплекс экспериментальных исследований заключался как в проведении лабораторно-стендовых, полевых и натурных испытаний модельных и экспериментальных рабочих органов, так и эксплуатационных по от-аботке технологий производства РЭР различными комплексами машин, а также обследование каналов на предмет определения мутности оро- • сительной воды, фракционного состава, выпавших в осадок взвешен -ных частиц, значений фильтрации и плотности грунта, а также зна -чения факторов, влияющих на коэффициент наполнения ковша ки л.коэффициент использования машин по времени .

Лабораторно-стендовые испытания посвдаены исследованию взаимодействия усовершенствованного экскаваторного и бульдозёрного рабочего органа с грунтом на специальных стендах физического моделирования. Кроме того, в лабораторных условиях были получены данные о фильтрационной способности грунтов с различной степенью уплот -нения.

Полевые исследования каналов 1,П,Ш типоразмеров осуществлялись цля установления: коэффициента наполнения ковша - (Си , и коэффици-

ента использования машин по времени - а также для определения значений нутности воды и фракционного состава наносов.

Испытания усовершенствованного мелиоративного ковша были связаны с определением параметров выглаживающей и уплотняющей части ковша. В результате экспериментальных испытаний была установлена зависимость осадки грунта А Л от, величины наружного диаметра уплотняющего родака Ъ (рис. 4) й скорости-изменения напряженного состояния У«! (рис. 5). Кроме того, результаты испытаний констатиро- ■

аА.

ы

Ц05

4ш

О» V Ъ,м

Рис. 4. Зависимость осадки грунта от величины наружного диаметра ролика

вали положения, что: предел прочности возрастает с увеличением значения уплотняющей части мелиоративного ковша до оптимальных значений. Дальнейший рост .этого показателя степень влияния его на пре дел прочности грунтов снижается, что, объясняется увеличением пло -щади контакта уплотнителя с грунтом и тем самым уменьшением величины максимальных, касательных напряжений. Анализ экспериментальных данных зависимости осадков аЬ от скорости изменения его напряженного состояния V позволяет сделать вывод, что с ростом скорости изменения напряженного состояния грунта величина осадки грунта снижается. Влияние скорости особенно сильно сказывается при сравни -тельно.небольших ее абсолютных значениях ( Гщ 4 3-4 Н/см^.с). В зоне изменения напряженного состояния,, соответствующей работе ковша ОКУР величина осадки грунта мало зависит от скорости изменения напряженного состояния. 26

ùh.M

0,01

%ооб

»"3 ' » , и/ем* сек

Рис. 5. Зависимость осадки грунта от скорости измапеггая ■напряаенного состояния

Анализ результатов испытаний опытного образца ковша показал, [то машины, оборудованные предлагавши рабочим органом, при не -!ольто'й («-"350 потере технической производительности, позволяет ;обиться высоких показателей качества (/j$>*3,95 + 1,54) с односменным снижением потерь воды на фильтрацию до 80%.

Экспериментальные испытания были связаны с практическим ис-ользованиеы рекомендуемых рабочих органов, а также прибора - глубиномера (ПГ). Кроме того, была проведена серия эксплуатационных спытаний по производству РЭР рекомегщуемыми комплектами машин и своению новой усовершенствованной технологии и организации про-зводства работ.

В результате проведенных исследований с использованием разра-отанных моделей убтановлены регрессионные зависимости, характери-упцие-параметры процесса копания • грунта усовершенствованным буль-.озерным оборудованием в момент выхода на установившийся _режим:

- горизонтальная составляющая усилие копания грунта: и- 29,68+0,34Х1+1,52Х2+4,29Х3+0,55X^-0,76X§+0,78X|+0,5IXJX2 +

+ 0,28XjX4 + 0,42Х2Хз (20)

»г - вертикальная составляющая усилия копания: л - 3,61+0,ieXj+O^Xg+0,5IX3-0,22X1-0,20X^-0,14X3X4 (21)

fyp* " масса призмы волочения в конце копания:

ПЦе» 2,717+0,265Х2+0,0б6Хз-0,042X^-0,03'1Х|-0,046Х|-0,062Х| + +.0,076Х2ХЗ (22)

(к - длина пути копания:

= 0,760+0,154Х2-0,421Х3+0,041Х|+0,076Х^ (23)

Установленные зависимости позволяют регулировать процесс копания грунта бульдозерным оборудованием при выполнении важной операции технологического процесса производства РЭР.

5. Экономическая эффективность оптимизации технологии и организации производства РЭР на мелиоративных каналах

Экономическая оценка проведенных исследований и. эффективности от внедрения рекомендуемых технологических решений определяется величиной удельных затрат представляющих долю от общих расходуемых потребителей воды. Это позволяет сопоставить различные вариан- • ты технических решений и на основе отмеченного показателя оценить предлагаемый оптимальный комплекс в условиях эксплуатации ороси -тельщх систем.

В данном разделе экономически обосновывается эффективность оптимизации технологии и организации РЭР на мелиоративных каналах. Достаточная точность.полученных расчетных значений и результатов экспериментального внедрения позволяют использовать их для обобщения и рекомендаций в других регионах страны.

Из рассмотренных пяти вариантов комплектования парка машин, заложенных в качестве исходной информации в ЭВМ 10-36, был выбран оптимальный, который в течение сезона 1991 г. был использован в Чиназском Н1РЭ0 Ташкентской области; при ремонте и содержании каналов государственной принадлежности 2-3 типоразмеров. Годовой экономический эффект от внедрения технологического процесса и проведение РЭР рекомендуемым парком машин составил 152046 руб.

Внедрение настоящей методики в масштабе республиканского производственного объединенИя""Каракалпакремвод" подтвердило универсальность методики и ее применимость в различных регионах страны.

Основные вывода и рекомендации

I. Выполненные теоретические и-экспериментальные исследования позвблили .решить научную проблему - разработать основы оптимизации производства РЭР на мелиоративных каналах, выработать рекомендации и реализовать их в практике производства РЭР, что р коНеч-

ном итоге повышает эффективность использования мелиорированных земель и имеет большое народнохозяйственное значение.

2. Установлено, что существующие методы эксплуатации каналов не ориентированы на конечный продукт орошаемого земледелия и не способствует внедрению водосберегающих технологий РЭР. Совместный анализ типоразмеров мелиоративных каналов Узбекистана и конструк-торско-технологических параметров парка машин специального назначения для содержания и ремонта этих объектов указывает на их значительное несоответствие и позволяет сделать вывод о весьма узком диапазоне возможностей эффективного использования существующих машинных методов ремонта оросительной сети при эксплуатации каналов. Серийно-выпускаемая мелиоративная отечественная техника применима лишь для частичного использования при эксплуатации каналов первой типоразмерной группы. Каналы второй и третьей типоразмерных групп, являющиеся объектами государственной принадлежности, обслуживаются технологическими комплексами общестроительного назначения.

3. Исследованиями эффективности использования парка машин специального и общестроительного назначения определено, что критерием экономической оценки принимаются показатели, недостаточно полно отражающие хозяйственный-механизм взаимоотношений организаций эксплуатирующих технику и субъектами заинтересованными результатом этой деятельности. Целесообразно, при анализе организации

и технологии проведения стабилизирующих воздействий комплексами машин оценивать показателем эффективности функционирования каналов. Таким оценочным критерием является обобщенный показатель народно-хозяйственного эффекта (НХЭ), в котором сопоставлены и учтены факторы,влияющие на конечный показатель урожайности поливного гектара. Показатель "народно-хозяйственный эффект", как критерий оптимальности производства РЭР мелиоративных каналов,допускает декомпозицию к приведённым удельным затратам, производительности и качественным показателям работы, между которыми существуют определенные взаимосвязи; параметры вашин и комплексов, оптимальные по перечисленным выше факторам, обеспечивают также максимум народно-хозяйственного эффекта.

4. В процессе иселедования разработана методология решения задачи оптимизации производства РЭР мелиоративных каналов. В ранках новой методологии разработаны оригинальные (¿етодики для определения;

- периода поливов и ремонтов;

- требуемого расхода воды;

- объемов производства РЭР на участках канала;

- фактического расхода воды в каналах при отсутствии РЭР;

- уменьшения расхода воды за счет потери на фильтрацию при применении усовершенствованных рабочих органов;

- стоимости использования механизмов комплекса при производстве РЭР;

- оптимального плана организации и технологии производства

РЭР.

5«- Впервые разработана математическая модель процесса функц] онирования мелиоративных каналов, учитывающая динамику изменения их пропускной способности и водообеспечения поливных земель в соответствии с занятыми сельскохозяйственными культурами и режимом их орошения. Модель предусматривает наступления момента, когда в( жообеспечения Перестает удовлетворять потребности и возникает необходимость стабилизации воздействий, осуществляемых в соответствии с рекомендуемой организацией' производства РЭР.

6.Выполнена критериальная оценка эффективности предложенных усовершенствованных рабочих органов экскаваторного и бульдозерного оборудования, улучшающих показатели качества проведения РЭР, а также повышающих производительность машин входящих в комплекс. Экспериментально установлены значения средней технической произ-водительнорти ведущей машины комплекса в зависимости от фона эксплуатации и конструктивных особенностей, а. также методика определения средней эксплуатационной производительности машин комплекс; в функции плановых и внеплановых простоев в процессе выполнения технологических воздействий РЭР.

7. Введено понятие качественных.показателей работы машин и комплексов при производстве РЭР мелиоративных каналов в земляном русле-. Разработаны теории взаимодействия усовершенствованных рабочих органов со средой, в рамках которых:

- разработаны математические модели процесса взаимодействия со средой усовершенствованного рабочего органа экскаватора;

-. разработана математическая модель процесса копания грунта усовершенствованным рабочим органом бульдозера;

- разработана методика выбора и обоснование основных параме1; ров усовершенствованных рабочих органов.

8. Разработаны и внедрены в технологию производства РЗР усовершенствованные рабочие органы. Выявлены основные закономерности и.специфические особенности взаимодействия рекомендуемых рабочих органов с разрабатываемой средой и предложены методики расчета их основных параметров. Проведенные производственные испытания машин с усовершенствованными рабочими- органами показали их высокую эффективность, хорошее качество выполнения РЭР и снижение потерь воды на фильтрацию. Усовершенствованное бульдозерное оборудование позволяет значительно сократить парк бульдозеров, используемых для транспортировки извлеченных из каналов наносов, за счет повышения эффективности использования мощности базовых машин. Эффект о^ указанного рабочего органа выражается в повышении производительности бульдозеров в зависимости от технологии производства РЭР от 25 до 955?. Эффект от внедрения в технологию РЭР мелиоратийного ковма позволяет значительно уменьшить потери воды на фильтрацию и способствует улучшению расчетного водопропуска канала. Применение на одноковшовых экскаваторах прибора отметчика глубины копания (ОГК) позволяет существенно повысить качество производства РЭР, снижает утомляемость обслуживающего персонала.

9. Внедрение рекомендуемой технологии и организации производства РЭР мелиоративных каналов только в Чиназском районе Ташкентской области позволило получить экономический годовой эффект, свыше 152000 руб.'При этом производительность труда повышается в 1,21,4 раза, а потери воды уменьшаются на 70-80% от общих потерь,при производстве РЭР по старой технологии.

10.. Дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на:

- расширении диапазона применимости универсальных строительных машин на объектах эксплуатации сложных инженерных систем за счет разработки и совершенствования шлейфа рабочих органов;

- учет условий функционирования сложных инженерных систем региона и взаимоувязка задач их эксплуатации комплектами машин;

- разработке основ методики автоматизированного расчета основных параметров вновь создаваемых рабочих органов;

- совершенствованию методики расчета оптимального плана производства стабилизирувдих воздействий на,сложные ыногофункцио -налыше системы в масштабе Республики и всего Среднеазиатского региона';

- исследованию вопроса надежности и долговечности машин комплекса при производстве РЭР по рекомендуемой технологии.

Основное содержание диссертациотюй работы отражено

в следующих цубликациях автора:

1. Учет условий эксплуатации при выборе машин для земляных работ. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УэССР * 126/79 (в соавторстве).

2. Стенд физического моделирования рабочих процессов строитель ных машин. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УзССР

• 458/82 (в соавторстве).

3. Челюстной захват к отвалу бульдозера. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УзССР * 45/82 (в соавторстве).

4.. Ковш экскаватора. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УзССР » 869/82 (в соавторстве).

5. Стевд для определения конструктивной износостойкости рабочих органов землеройных машин. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УзССР № 308/83 (в соавторстве).

6. Приспособление к отвалу бульдозера. Информационный бюллетень УЗНИИНТИ ГОСПЛАНА УзССР » 342/85 (в соавторстве).

7. Повышение эффективности бульдозерного оборудования. Тезисы докл&дов Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования автотранспорта и-а/дорог в условиях жаркого клдаата и высокогорья". Ташкент, 1985 г. (в соавторстве).

8. A.c. * II3468I. Зуб к ковщу землеройной машины. Полож. решение от 31.03.82 г. (в соавторстве).

9. A.c.- № 1066079. Автоматический планировщик. Полож.решение от 15.12.83 г. (в соавторстве).

10.Учет условий эксплуатации землеройных машин.'Тезисы докладов'Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффекгив-' ности использования автотранспорта и а/дорог в условиях жаркого климата и высокогорья". Ташкент, 1985.

11.Комплектование парков землеройных машин в водохозяйственных организациях Узбекистана. Тезисы докладов П Всесоюзной конференции по механизации и автоматизации земляных работ в строительстве.

г ."Киев, 1986 г*

12.A.c. * II98I63. Ковш экскаватора. Полож.решение от 15.06.. 85 г. (в соавторстве).

13.0 путях повышения эффективности использования строительно-дорожных машин на основе оптимально-интенсивной эксплуатации. Сб. трудов ВИСИ, г.Воронеж, 1978 г. 32

14. К вопросу обоснования основных параметров рабочих органов (ашин п,ля земляных работ. СДМ, 1987 г., № 2.

15. Комплектование .парков машин в водохозяйственных организа-шях Узбекистана. М.с. 1986 г., № 12.

16. Повышение использования МЗР при интенсивной их эксплуата-(ии. СДМ, 1984, № 5.

17., Пути повышения производительности машин для земляных ра-)От. Монография. Издательство "Фан", Ташкент, 1985 г.

18. Комплектование парка машин водохозяйственных организаций ю содержанию и ремонту мелиоративных систем. Сб. научных трудов 'ашПИ "Совершенствование конструкций и повышение эффективности [спользования СДМ", Ташкент, 1966 г.

19. Формирование средств механизации при ремонтно-эксплуата-[ионных работах. Тезисы докладов в сб. трудов "Повышение эффектив-юсти проектирования, испытаний, эксплуатации автомобилей и стро-тельно-дорожных машин", г.Горький, 1986 г. (в соавторстве).

20. Статистическая оценка сменной производительности одноков— говых экскаваторов. Тезисы докладов в,сб. "Повышение .эффективности [роектирования, испытаний, эксплуатации автомобилей и строительно-;орожных машин", г.Горький, 1988 г.

21. Прогнозирование параметров, влияющих на эффективность ^пользования землеройных машин. Сб. научных трудов ТашПИ "Рабочие [роцессы дорожно-строительных машин и повышение эффективности их ^пользования", г.Ташкент, 1988 г.

22. Формирование средств механизации при РЭР на оросительных истеыах. В сборнике "Перспективные технологии строительства и ксплуатации мелиоративных систем". Сб. научных трудов ВАСХНИЛ, !., 1990 г.

23. Обоснование критерия эффективности функционирования комплектов машин. Сб.трудов зональной конференции "Эксплуатация машин в уровых условиях", г.Тюмень, 1989 г.

24. Выбор и исследование различных вариантов комплектов ца-ин по уходу за оросительными системами. Сб. трудов зональной :оиференции "Эксплуатация машин в суровых условиях", г.Тюмень, 989 г.

25. A.c. J? I66I287 А I. Ковш экскаватора. Полон.решение'от 1Л2.89 г.

26. Определение параметров бульдозерного оборудования для 1азработки несвязных грунтов. Тезисы докладов П Всесоюзной конвенции по механизации и автоматизации земляных работ в строитель-

"33

стве, г.Киев, 1986 г. (в соавторстве)..

27. О рациональной эксплуатации бульдозеров. М.С. 1990, V 5 (в соавторстве).

28. Рекомендации по расчету и выбору комплекса РЭР и техники в аспекте долевого участия в с/х производстве. (I Редакция) ВНИИГиМ, Москва, 1^9.0 г.

29. ОНИР - "Разработка опытного образца рабочего органа и испытания сменного рабочего оборудования к экскаватору ЭО-3221". Ташкент, 1989 г,.

30. ОНИР.- "Внедрение технологии РЭР с использованием канало-очистиТеля КМ-82 на каналах оросительной сети". Ташкент, 1990 г.

31. ОНИР - "Оптимизация структуры и состава парка машин, выполняющих РЭР на гидромелиоративных системах УзССР и обеспечивающего их эффективное функционирование". Ташкент, 1990 г.

32. Стенд физического моделирования для исследования сменных и комбинированных рабочих органов одноковшовых экскаваторов. Инфор. бюллетень УзНИИНГИ, 1992 г.

33. Повышение использования машин для земляных работ при интенсивной их эксплуатации. СДМ 1984, № 5.

34; Дипломное прое'ктирование землеройных машин. Изд-во "Уки-. тувчи" Ташкент, 1988 г. (в соавторстве).