Рабочие органы и конструкции бестраншейных дреноукладчиков
Перспективными и высокопроизводительными машинами, предназначенными преимущественно для применения в сложных гидрогеологических условиях, являются бестраншейные дреноукладчики с пассивными рабочими органами.
Для пассивных рабочих органов бестраншейного дреноукладчика (при 5-15-кратном превышении глубины прорези над шириной) минимальное тяговое сопротивление, а, следовательно, и минимальная энергоемкость процесса резания могут быть получены двумя путями. Первый путь основан на выборе такой формы режущей кромки, при которой по глубине прорези будут иметь место деформации скалывания, сдвига и сжатия, но режущая кромка при этом будет иметь различные параметры, близкие к оптимальным с позиций энергоемкости процесса для каждой из зон. В этом случае неизбежно нарушение естественной структуры грунта и ухудшение его фильтрационных свойств в придренной зоне, так как деформация сжатия уплотняет и вдавливает грунт в стенки прорези. Второй путь основан на выборе такой формы и параметров режущей кромки, при которых по всей глубине прорезаемой щели преобладающими деформациями будут являться деформации сдвига, скола или отрыва грунта, вызывающие минимальное нарушение (уплотнение) структуры грунта в придренной зоне.
В соответствии с вышеизложенными положениями для исследований процесса резания грунта на глубину 2,5-3 м в грунтах естественного сложения был разработан и изготовлен целый ряд экспериментальных пассивных рабочих органов. Первые конструкции были направлены на получение минимального тягового сопротивления за счет оптимизации параметров режущей кромки в каждой из зон деформации. С целью разгрузки ходовой системы базового трактора от воздействия вертикальной составляющей силы резания режущая кромка рабочих органов в зоне уплотнения была отклонена от вертикального положения назад по ходу движения на угол 30-40°, то есть стала иметь угол резания 120-130°.
Один из экспериментальных рабочих органов имел форму и параметры режущей кромки, при которых предусматривалось получить разрушение грунта на всю глубину прорези только за счет деформации сдвига или скола. Для этой цели режущая кромка рабочего органа была выполнена в виде трех плоских смещенных относительно друг друга назад по ходу движения ступеней (зубьев разной ширины, но с одинаковыми глубинами резания) с оптимальными для работы в зоне сдвига углами резания - 30-40°.
Следующий рабочий орган с целью создания постоянного заглубляющего момента, способствующего увеличению точности укладки дрен, имел в своей нижней части зуб, плоская режущая кромка которого составляла угол 35-36° с направлением движения агрегата. Эта конструкция способствовала некоторому уменьшению уплотнения дна прорезаемой щели.
Чтобы исключить или свести к минимуму размеры зон нарушения естественной структуры грунта, степень его уплотнения и обеспечить достаточную фильтрующую способность, был разработан рабочий орган в виде ступенчатого ножа. Одновременно решалась возможность укладки дрен из пластмассовых труб синтетическим, песчано-гравийным и с комбинированным фильтрами.
Каждая из ступеней рабочего органа представляет острозаточенный, вертикально поставленный рассекатель, имеющий в своей нижней части зуб с трапецеидально уширяющейся книзу плоской режущей кромкой, поставленной под углом 30-36° к направлению движения. Плоские режущие кромки зубьев смещены относительно друг друга в направлении, обратном движению, а рассекатели второй и третьей ступеней расположены соответственно за уширяющимися частями плоских режущих кромок первой и второй ступеней.