Назначение и общие требования к дренажным машинам. Классификация и индексация машин.

Закрытый дренаж – эффективное мероприятие по регулированию водно-воздушного режима почв и борьбе с засолением орошаемых участков.

К дренажным машинам предъявляют следующие требования:

Ø прокладка дренажа с заданным уклоном при любом рельефе местности с минимально допустимыми отклонениями линии дрены по вертикали и горизонтали и исключением обратных уклонов;

Ø строительство дренажа при высоком уровне грунтовых вод, в обрушающихся, неустойчивых, липких, сыпучих и мерзлых грунтах, в грунтах с низкой несущей способностью при большом содержании каменистых и древесных включений;

Ø правильное сопряжение дрен с закрытыми и открытыми коллекторами, исключение смещения дрен в стыках, при необходимости обработка стыков или всей дрены фильтрующими материалами;

Ø прокладка дрен на расчетную глубину (1, 5…2, 5 м в зонах осушения и до 2, 5…4, 5 м и более, в зонах орошения), требуемого диаметра (50…300 мм и более) из различных материалов (керамические, пластмассовые, асбоцементные, керамзитобетонные и др.);

Ø постоянный контроль за качеством дренажной линии с предварительной присыпкой и окончательной засыпкой;

Ø полная механизация производственных процессов и соблюдение специальных агротехнических и мелиоративных требований.

Различают дренажные машины для устройства материального, щелевого и кротового дренажа.

Машины для устройства горизонтального материального дренажа имеют землеройный и трубоукладочный рабочие органы, совмещаемые в траншейных (ширина траншей 0, 5 м и более), узкотраншейных (0, 2…0, 4 м) и бестраншейных (менее 0, 2 м) дреноукладчиках. Кроме этого, существует полумеханизированный способ строительства дренажа, основанный на прокладке дренажных траншей различными траншеекопателями или отрывке траншей с полкой одноковшовым экскаватором с последующей ручной укладкой дренажных труб.

При высоком уровне грунтовых вод и неустойчивых грунтах применяют предварительное водопонижение.

При траншейном способе строительства дренажа используют экскаваторы-дреноукладчики с ковшовым землеройным рабочим органом (ЭТЦ-202Б, ЭТЦ-2011, ЭТЦ-406, ЭТЦ-206)

При узкотраншейном способе строительства дренажа в качестве землеройного рабочего органа применяют скребковую или баровую цепь.

Экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-173 со скребковым землеройным рабочим органом по многим сборочным единицам унифицирован с экскаватором ЭТЦ-202Б и отличается скребковой цепью, обеспечивающей разработку и вынос грунта на поверхность, где далее он смещается в стороны от оси дренажной траншеи двухсторонним шнековым транспортером. Глубина траншеи до 1, 7 м, ширина – 0, 25 м. Рабочий орган работает в грунтах до II категории включительно с содержанием камней размером до 0, 1 м. Автоматическое и ручное управление уклоном дрены (диапазон регулирования 0, 0015...6, 03) такое же, как у ЭТЦ-202Б. Так как с изменением глубины траншеи высотное положение шнеков относительно поверхности грунта изменяется, то для его регулирования применен гидроцилиндр, смещающий шнек вдоль рамы рабочего органа.

Экскаватор-дреноукладчик с баровым землеройным рабочим органом обеспечивает прокладку дренажных траншей глубиной до 2, 5 м и шириной 0, 14..0, 20 м, выполнен навесным на базе трактора класса 10 и имеет механический привод рабочего органа отвала отбора мощности трактора.

Рассмотренные узкотраншейные экскаваторы-дреноукладчики применяют в зонах осушения.

Системой машин предусмотрено внедрение узкотраншейного экскаватора-дреноукладчика ДУ-251 для зон орошения, который перемещается по спланированной под заданный уклон трассе. Производительность его до 100 м/ч дренажа в устойчивых и обрушивающихся грунтах до IV категории включительно, глубина укладки дрен до 3, 5 м.

Бестраншейный способ строительства материального дренажа при высоком уровне грунтовых вод перспективен и высокоэффективен при осушении беспнистых и без крупных каменистых включений торфяных и минеральных грунтов, а в зонах орошения – в сложных гидрогеологических условиях.

Достоинства бестраншейного способа строительства дренажа; высокая скорость укладки (500…2000 м/ч); резкое сокращение объемов земляных работ; сохранение пахотного слоя при минимальном выносе минерального грунта на поверхность; простота и надежность конструкции при высоком уровне механизации производственных процессов; не требуется обратная засыпка дрен. Недостатки: пассивные землеройные рабочие органы требуют значительных тяговых усилий; ограничения в диаметрах закладываемых труб уменьшают междренные расстояния; повышенные требования к защитно-фильтрующим рулонным материалам и песчано-гравийным смесям вследствие снижения водоприемной способности придренной зоны из-за уплотнения стенок щели ножом; затруднен контроль за качеством дренажа.

Бестраншейный дреноукладчик МД-4, МД-12, БДМ-301А выполнены в виде навесного оборудования на трактор.

Кротодренажные машины служат для прокладки кротовых дрен в минеральных и беспнистых торфяных грунтах.

Рабочими органами кротодренажной машины служат нож и дренер. Нож прорезает узкую щель и передает тяговое усилие дренеру, который формирует полость дрены.

Наиболее распространены навесные кротодренажные машины, обеспечивающие дренирование с заданным уклоном. При прокладке кротовых дрен с заданным уклоном трактор работает с ходоуменьшителем, а глубину хода рабочего органа регулирует оператор по визиркам. При прокладке аэрационного дренажа трактор работает без ходоуменьшителя.

В минеральных грунтах применяют дренер диаметром до 100 мм в торфяных – до 270 мм. Дренаж, заложенный на глубину 0, 3...0, 5 м, регулирует воздушный режим, на глубину 0, 7...1, 2 м – водный режим почв.

Недостатки кротового дренажа: малый срок службы, низкие прочность и устойчивость кротовин.

Кротодренажные машины КН-1200, Д-657 (на тракторах класса 3) прокладывают кротовые дрены со скоростью до 1, 5 км/ч, а МД-6, РК-1, 2 (на тракторах тягового класса 10) – до 5, 5 км/ч. Для увеличения аэрации почвы применяют кротователи на сельскохозяйственных плугах на глубину 30…40 см от поверхности через 1…1, 5 м.

Для повышения срока службы в кротовины вносят растворы-крепители, вяжущие материалы или осуществляют обжиг поверхности.

Дренажно-щелевые машины применяют для осушения пнистых торфяных грунтов с большим количеством погруженной древесины. В таких условиях могут работать только активные рабочие органы с большими скоростями резания (до 20 м/с), например баровые цепи, диски и винты. Основные недостатки их: быстрый абразивный износ режущих элементов, особенно при встрече минеральных прослоек грунта, малая надежность.

Серийная дренажно-щелевая машина ТМТ-101 выпускается на базе трактора
ДТ-75Б с механическим приводом рабочего органа, выполненного в виде дисковой фрезы диаметром 2, 5 м, вращающейся с окружной скоростью 18 м/с. Чтобы получить щель глубиной 1 м, шириной вверху 5…8 см, внизу 15 см, диску сообщается колебательное движение. Всё рабочее оборудование смонтировано на общей раме, соединяемой через стандартную навесную систему с трактором. Производительность машины при работе на переувлажненных торфяниках пнистостью 4 % составляет до 600 м/ч. Щель сверху смыкается самостоятельно, образуя удобную полость для регулирования водно-воздушного режима почвы.

Имеются дренажно-щелевые машины на базе тракторов класса 3…10, рабочие органы которых могут вести фрезерование мерзлого торфяника, что особенно важно, так как несущая способность торфяников в летнее время нередко ниже 0, 02 МПа, а это делает их непроходимыми для современных машин.