Машины для прокладки открытых каналов (каналокопатели). Назначение, основные требования и классификация.

Каналокопателями разрабатывают грунт в выемках или насыпях (подушках), перемещают его в сторону для образования дамб, кавальеров или разбрасывают по прилегающей к каналу площади с обеих сторон или с одной стороны.

Каналокопателями для прокладки оросительных каналов можно разрабатывать канал полного проектного сечения в насыпи, полувыемке, полунасыпи или в выемке. Канал должен иметь спланированные дно и откосы. Каналокопатель должен формировать дамбы, укладывать кавальеры или очищать бермы без осыпания грунта на дно и откосы канала, выдерживать проектный уклон дна канала при его прокладке.

Различают каналокопатели непрерывного и циклического действия с пассивными, активными и пассивно-активными рабочими органами. Рабочие органы бывают:

Ø активные – ротационные, шнековые, одноковшовые, многоковшовые, комбинированные;

Ø пассивно-активные – комбинированные;

Ø пассивные – плужные и отвальные.

По ходовому оборудованию каналокопатели бывают на гусеничном и колесном ходу.

Каналокопатели с ротационными рабочими органами имеют рабочий орган в виде роторов и фрез различной формы.

При движении каналокопателя вдоль оси разрабатываемого канала рабочий орган вращается и производит копание грунта, подъем, и удаление за пределы сечения канала или подачу на транспортные органы вырезанного и обрушившегося грунта,

Грунт перемещается ротационными рабочими органами в плоскости, перпендикулярной оси их вращения.

Фрезы работают с высокой скоростью резания, обусловливаемой значительной окружной скоростью (до 30 м/с). Грунт тонкой стружкой срезается ножами, измельчается ими и под действием сил инерции отбрасывается лопатками на значительное расстояние (до 20 м).

Роторы с инерционной разгрузкой и фрезы имеют один и тот же принцип действия.

Окружная скорость роторов с гравитационной разгрузкой не превышает 3…4 м/с, и грунт разгружается под действием сил тяжести.

Роторы применяют преимущественно как рабочие органы каналокопателей для разработки оросительных каналов, так как при высоких скоростях резания минеральных грунтов увеличиваются расход энергии, нагрев и износ режущих органов. Грунт отбрасывается на небольшое расстояние и часто используется для формирования дамб.

Фрезы применяют для прокладки осушительных каналов в болотно-торфяных грунтах, где сопротивление резанию и расход энергии меньше, но требуются высокие скорости для чистого среза и измельчения растительности, торфа и разбрасывания вынутого грунта.

Форма и размеры сечения разрабатываемых каналов зависят от ротационных рабочих органов, их размеров и формы, количества и углов установки по отношению к оси разрабатываемого канала и к горизонту.

По этому признаку ротационные рабочие органы каналокопателей можно разделить на следующие три типа; роторы и фрезы с осью вращения, перпендикулярной откосам канала; роторы и фрезы с осью вращения в плоскости; перпендикулярной оси канала и направлению перемещения машин; роторы и фрезы с осью вращения, наклонной к оси канала и горизонту.

Ротационные рабочие органы первого типа имеют двухфрезерные и двухроторные каналокопатели, а второго типа – каналокопатели с копирующей фрезой.

Каналокопатели с комбинированными рабочими органами имеют рабочие органы состоящими из нескольких рабочих органов, каждый из которых разрабатывает определенную часть поперечного сечения канала.

Каналокопатели с комбинированными рабочими органами разрабатывают за один проход каналы глубиной до 2, 5…3 м со спланированным дном и откосами.

Комбинированные рабочие органы могут состоять из нескольких активных рабочих органов, имеющих привод от двигателя; комбинированные активно-пассивные – разрабатывают часть сечения канала активным рабочим органом, а часть – пассивным, работающим от тягового усилия машины.

Наиболее распространенным из числа каналокопателей с комбинированными рабочими органами является шнеко-роторный каналокопатель. Его рабочий орган состоит из вертикально расположенного ковшового ротора, двух конических или цилиндрических наклонных шнеков и вспомогательных отвалов. Ковшовым ротором разрабатывают среднюю часть поперечного сечения канала на ширину дна. Изменением наклона шнеков изменяют заложение откосов, а изменением расстояния между шнеками и уширением ковшей регулируют ширину каналов по дну.

Коническими или цилиндрическими шнеками разрабатывают грунт вдоль откосов канала и перемещают его вниз к ковшам ротора.

Грунт, не захватываемый ротором и шнеками, обрушивается под действием собственной массы на дно и откосы и захватывается ковшами.

Из ковшей ротора грунт поступает на два ленточных транспортера, которые подают его в дамбы или кавальеры.

Каналокопатели с плужным и отвальным рабочими органами имеют пассивные рабочие органы. У прицепных плужных каналокопателей рабочий орган сварен из нескольких частей.

Современное направление развития машин для прокладки каналов – переход от широко применяемых сейчас малопроизводительных и тяжелых одноковшовых экскаваторов, требующих доделочных работ, к высокопроизводительным машинам непрерывного действия.

Каналокопатели непрерывного действия, особенно работающие с обрушением грунта, отличаются высокими показателями по энерго- и металлоемкости и удельной производительности; отрывают каналы за один проход со спланированным дном и откосами (без доделочных работ).

Сейчас совершенствуются двухфрезерные каналокопатели для осушительных каналов. Для орошения особенно перспективны шнекороторные и плужно-фрезерные каналокопатели.

Каналокопатели с пассивными рабочими органами срезают стружку грунта большой толщины, меньше измельчают грунт, чем и объясняется их малая удельная энергоемкость.

В связи с недостатками плужных и отвальных каналокопателей необходимо усовершенствование их рабочих органов, направленное, прежде всего на снижение тягового сопротивления.