Технологии применения машин и оборудования лесного комплекса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА» Технологии применения машин и оборудования лесного комплекса Тексты лекций для студентов по направлению подготовки 15.03.02 – Технологические машины и оборудование Воронеж 2018 УДК 630*65.011.54 Бартенев И. М. Технологии применения машин и оборудования лесного комплекса [Электронный ресурс]: тексты лекций для студентов по направлению подготовки 15.03.02 – Технологические машины и оборудование / И.М. Бартенев : М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова. – Воронеж, 2018. – 168 с. Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 7 от 27.04.2018) Рецензент – кафедра тракторов и сельхозмашин ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», заведующий кафедрой, доктор с.-х. наук, профессор В.И. Оробинский. Рецензент – доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Д.Н. Афоничев 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение 4 Лекция № 1. Общие понятия о технологических и производственных процессах 5 Лекция № 2. Энергетические средства и их применение 12 Лекция № 3. Технологии механизированных лесосечных работ 24 Лекция № 4. Современные тенденции технологических процессов лесозаготовок 35 Лекция № 5. Технология сортиментной заготовки древесины 42 Лекция № 6. Технология и механизация рубок ухода 55 Лекция № 7. Технологии применения машин в выращивании посадочного материала в открытом грунте 65 Лекция № 8. Технология и оборудование выращивания посадочного материала с ЗКС 74 Лекция № 9. Технологии применения почвообрабатывающих орудий на склонах 104 Лекция № 10. Машинизированные технологии расчистки вырубок 120 Лекция № 11. Общие принципы комплектования машинно-тракторных агрегатов (МТА) 136 Лекция № 12. Производство механизированных лесохозяйственных работ 151 Список литературы 167 3 ВВЕДЕНИЕ Целью и задачами дисциплины «Технологии применения машин и оборудования лесного комплекса» являются обеспечить знание технологий различных видов работ в разных условиях; освоить выбор средств механизации и составление машинно-тракторных агрегатов с выполнением необходимых расчетов; научиться выбирать наиболее эффективные технологии и технические средства их применения. По результатам освоения дисциплины студент должен владеть знаниями и такими компетенциями, как способность к систематическому изучению НТИ, отечественного и зарубежного опыта, принимать участие в научных работах, в области применения машин и выявлять особенности тех или иных процессов и операций. 4 ЛЕКЦИЯ № 1 – 2 часа ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ 1. Общие определения Лесохозяйственная и лесозаготовительная деятельность связана с выполнением в лесных условиях разнообразных процессов, к которым относятся: биологические, технологические и производственные. Процесс в природе – это последовательная смена явлений, состояний и развитий чего-нибудь. Процесс при создании материальных ценностей – это совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата. Технологические процессы являются основной частью технологии производства. Технология – это совокупность приемов и технических средств, с помощью которых осуществляется процесс получения конечного продукта труда. Примеры: технологии заготовки древесины – хлыстовая и сортиментная. Технология лесовосстановления и выращивания насаждений. Технологический процесс – это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата. В качестве примера можно привести такие технологические процессы, как: заготовка и обработка лесных семян; выращивание сеянцев в открытом и закрытом грунте, с открытой и закрытой корневой системой; подготовки площади к посадке или посеву и др. Технологический процесс состоит из отдельных частей – технологических операций. Технологическая операция – это вид работы, определяемый или выполняемый обособленным методом обработки материала или изменения его состояния, свойств, а также временем проведения и техническими 5 возможностями машины, орудия. Например, технологический процесс сбора и обработки семян состоит из таких операций: сбор семян с растущих и поваленных деревьев или с земли, сушка, обескрыливание, очистка, сортирование и хранение. Выращивание сеянцев в открытом грунте – это вспашка, дискование или фрезерование, нарезка гряд, рыхление, уплотнение, посев семян, мульчирование, полив, уход в рядах и междурядьях, обработка ядохимикатами с целью защиты растений от вредителей и болезней. Технологический процесс заготовки леса включает следующие операции – валка деревьев, формирование пакета, трелевка на нижней склад, обрезка сучьев и раскряжевка на сортименты. Технологические операции подразделяются на основные и дополнительные. Во время основных операций происходит изменение состояния и положения обрабатываемого материала (обработка почвы, посев, посадка, валка деревьев и пр.). К вспомогательным операциям относятся подготовка участков (например: полей в питомниках для работы машин на основных операциях, подготовка и обслуживание машин и агрегатов; обеспечение ГСМ и технологическими материалами – сеянцами, саженцами, семенами; погрузочно-разгрузочные работы и др.). Технологические операции в лесном хозяйстве в основном выполняются в определенные агротехнические сроки по времени года и продолжительности. Это связано с фазами роста, развития и биологическими особенностями жизнедеятельности растений, с учетом природно- климатических условий. В связи с этим при прохождении технологического процесса между операциями предусмотрены технологические паузы, то есть допустимый перерыв определенной продолжительности между операциями в ходе выполнения технологического процесса. Пауза может выражаться в виде агролесотехнических требований. Например, при посеве семян в питомнике операция мульчирования посева во избежание иссушения почвы должна выполняться с паузой не более 30 минут. Неоднократные агротехнические уходы за сеянцами в течение их 6 вегетации проводятся с паузой 10…15 дней, а за культурами 15…20 дней. Технологические паузы предусматриваются при организации переработки лесосеменного сырья, а именно между, например, операциями сбора шишек и началом извлечения семян; при выполнении многократных профилактических опрыскивателей растений в целях защиты их от заболеваний и в других процессах. Изложение технологических процессов, как правило, представляется в виде технологических карт. Технологическая карта – это форма технологической документации, в которой записан весь процесс получения продукции, указаны операции и их составляющие, материалы, производственное оборудование (тракторы, машины и орудия), время по операциям, квалификация работников и т.п. Например, технологический процесс создания лесных культур на вырубках с количеством пней 800 штук на гектар, включает следующие операции и другие данные (табл. 1). Таблица 1 Технологическая карта создания лесных культур на вырубках № п/ п 1 1. 2. Виды работ Характеристик а объекта 2 Подготовка почвы по культурам будущего года на вырубках 3 Вырубка прошлого года в сосновых насаждениях с кол. пней 800 шт/га, средний диаметр пней 0,35 м, травянистый покров средней густоты. Рельеф ровный Посадка леса Борозды по дну борозд нарезаны Перечень технологических операций 4 1. Расчистка вырубки от порубочных остатков и валежника. 2. Корчевка пней полосами шириной 2,5 м. Расстояние между центрами полос 5 м. 3. Нарезка двухотвальных борозд на глубину 15 см по центру раскорчеванных полос. Посадка двухлетних 7 Марки машин маши тракто на р 5 6 ПСЛХТ2,4 55 КМ1А ЛХТ55 Сроки выполнения работ 7 Май 10…15 дней Майсентябрь Сентябрь ПКЛ70 МТЗ82 МЛУ- ЛХТ1А 55 Весна следующего 3. 4. плугом ПКЛ70. Расстояние между центрами полос 5 м. Культуры текущего года по бороздам. Расстояние между рядами 5м Уход за почвами в культурах текущего года по дну борозд в течение 3-6 лет Опрыскивани Культуры е 1-2 раза высотой до 3 м ежегодно сеянцев сосны. Шаг посадки 0,75 м. года Рыхление почвы в КЛБмеждурядьях 4-х 1,7 кратное на глубину 0,1 м МТЗ80 В течение вегетационн ого периода Однократное опрыскивание МТЗ80 Май-июнь АЛХ2 Производственный процесс – это совокупность последовательных действий при сочетании прохождений технологических, транспортных и вспомогательных процессов, необходимых для производства продукции в конкретных условиях. В качестве примера может служить таблица 1 с включением вспомогательных операций. Транспортный процесс является частью производственного процесса, он предусматривает только перемещение материала к объекту работ (транспортировка шишек, семян, посадочного материала, древесины и др.). Технологические и транспортные процессы в свою очередь связаны с выполнением вспомогательных операций – подготовкой участков и машин к работе, составлением агрегатов, их техническим обслуживанием, обеспечение ГСМ, погрузочно-разгрузочными работами и др. Основным принципом рациональной организации производственных процессов является обеспечение их своевременности, ритмичности, пропорциональности, поточности, непрерывности и контроля качества. Например, для выполнения определенной работы должен быть выбран наиболее благоприятный или целесообразный период времени (сроки посева, посадки, агротехнических уходов; подготовка техники и участков, топлива, семян, посадочного материала и др.). Сложные производственные процессы с участием нескольких групп разнотипных агрегатов должны выполняться на 8 основе принципов поточной работы таким образом, чтобы производительности агрегатов разных групп были почти одинаковыми. Принцип непрерывности процесса может определяться особенностями технологии, например, работа шишкосушилок непрерывного действия, или организационными условиями процесса лесовосстановления – согласование объемов производства различных видов – заготовка семян; выращивание посадочного материала; посев и посадка леса. Операции контроля за качеством выполняются: - по соблюдению технических условий, норм расхода материалов (семян, удобрений, рабочих растворов, топлива и т.п.); - по соблюдению режимов работы, агротехнических и экологических требований; - по показаниям качества получаемой продукции. Технически условия – это нормативно-технический документ, который устанавливает комплекс требований к виду работ, продукции конкретных видов, марок на основе соответствующих стандартов или агротехнических требований. Нарушение требований по этим показателям не только сигнализирует о возникших неисправностях машин, но и ведет к неэффективному расходу материалов, ухудшению качества технологической операции, невозможности выполнения последующих операций механизированным способом. Например, нарушение заданного шага посадки сеянцев выше допустимых значений не позволяет применять механизированный уход в рядах культур, выполняемый культиватором, оборудованным системой автоматического управления, работающей по программе, ориентированной на заданный шаг посадки. Контроль качества работы может осуществляться как специальной технической службой, так и самими исполнителями работ – механизаторами, операторами. При организации производственных процессов в лесопромышленном производстве и лесном хозяйстве фактически проводится сочетание и 9 согласование прохождения технологических процессов во времени с биологическими процессами жизнедеятельности растений, а транспортных и вспомогательных процессов – с технологическими. Организуется единение и прохождение естественно-производственного процесса с участием технических средств в общем процессе воспроизводства лесных ресурсов. 2. Основные технологические процессы в лесном хозяйстве Все технологические процессы, применяемые в лесном хозяйстве, подразделяются на следующие группы: - лесовосстановительные (лесокультурные), назначение которых сводится к своевременному восстановлению ценных древесных пород на вырубках (на землях непригодных для сельского хозяйства), включающему сбор и переработку лесных семян, выращивание посадочного материала, расчистку вырубок от порубочных остатков и пней, посадку сеянцев и саженцев и все последующие работы производства лесных культур в течение всего срока до рубок главного пользования; - защитное лесоразведение, предусматривающее создание защитных лесных насаждений (полезащитных, почвозащитных от водной и ветровой эрозии почв, пастбищезащитных, путезащитных и др.), облесение горных и овражно-балочных склонов, восстановление пойменных лесов и др.; - лесоводственные, направленные на повышение продуктивности насаждений, поддержание оптимального состава и структуры древостоя путем современного проведения рубок ухода за лесом с заготовкой и использованием получаемой биомассы в различных других отраслях; - гидромелиоративные, применяемые в виде лесоосушительной мелиорации на избыточно-увлажненных и заболоченных площадях с минеральными и торфяными почвами в целях коренного улучшения условий произрастания и повышения продуктивности насаждения; 10 - лесозащитные, направленные на защиту урожая семян, посадочного материала при его выращивании, насаждений от поражений возбудителями болезней и вредителей, снижающими общую производительность и продуктивность леса; - противопожарные, предусматривающие снижение лесных ресурсов от возгораний за счет выполнения противопожарного устройства территорий лесного фонда и выполнения активных мер борьбы с пожаром, включая своевременное обнаружение, оповещение современными средствами связи, доставку средств борьбы с огнем и непосредственное тушение; - дорожно-строительные, предназначенные для строительства и улучшения дорожной сети в целях обеспечения более интенсивного освоения лесного фонда, рационального использования природных ресурсов, древесной и недревесной продукции леса и оперативности при выполнении лесохозяйственной деятельности. В ряде противопожарные случаев процессы лесозащитные, являются гидромелиоративные составной частью и других технологических процессов (например, проведение цикла опрыскиваний при выращивании посадочного материала в питомниках). Содержание технологических процессов и особенно составляющих их технологических операций в значительной степени определяется почвенноклиматическими, лесорастительными условиями различных регионов страны. Это обстоятельство надо учитывать в соответствии с тем или иным регионом. 11 Лекция № 2 – 4 часа ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 1. Общие квалификационные подразделения Энергетические средства лесного комплекса подразделяются на подвижные, ограниченно подвижные и стационарные. К подвижным энергетическим средствам относятся тракторы, самоходные шасси и машины, которые определяют конструктивные параметры агрегатируемых с ними лесозаготовительных и лесохозяйственных машин и орудий. Кроме того в лесном хозяйстве используется авиация – главным образом для борьбы с лесными пожарами, вредителями и болезнями леса. Ограниченно подвижные средства энергетики – это канатно- тракторные и электротракторные системы тяги. Стационарные энергетические средства включают в себя различные электрические и тепловые установки, а также ветряные, гидравлические двигатели. Основными энергетическими средствами являются тракторы, самоходные шасси и автомобили. С их помощью осуществляются лесозаготовительные и лесохозяйственные работы и перевозка различных грузов. Тракторы по сравнению с другими средствами энергетики имеют ряд преимуществ. Они маневренны, надежны в эксплуатации, экономичны и обладают достаточно высокой стабильностью тяговых средств. 12 2. Классификация тракторов Современные тракторы классифицируют по назначению, типу движителя, типу остова и по типажу. По назначению тракторы можно разделить на сельскохозяйственные (или общего назначения), промышленные, транспортные и специальные. Сельскохозяйственные тракторы в свою очередь, в зависимости от особенностей выполняемых работ в сельском хозяйстве подразделяются на пахотные (Т-4М, ДТ-75М, Т-150, Т-150К и др.) и универсально-пропашные (Т-40М, ЛТЗ-55, ЛТЗ-60, МТЗ-80, МТЗ-82 и др.). Последние используют при посеве, уходе в культурах. Промышленные тракторы предназначены для выполнения тяжелых землеройных, дорожно-строительных, мелиоративных, горных и других работ (ДЭТ-250, Т-130М, Т-170 и др.). Транспортные тракторы предназначены для транспортировки грузов главным образом по бездорожью и грунтовым дорогам. Скорость движения и мощность двигателей таких тракторов варьируют в довольно широких пределах. К тракторам специального назначения относятся горные, лесопромышленные, лесохозяйственные, мелиоративные, болотоходные и т.п. Поскольку тракторы специального назначения применяют для выполнения специальных работ, они обычно оснащены дополнительным оборудованием: лебедками, захватами, подъемниками. Тракторы специального назначения могут, в свою очередь, классифицироваться по определенным признакам в пределах своего класса. Например, лесопромышленные тракторы подразделяются на трелевочные, лесовозные, лесосборочные, плавающие и болотоходные. Трелевочные тракторы используют при сборе и транспортировании леса в виде деревьев или хлыстов в полупогруженном состоянии. В 13 зависимости от способа формирования воза тракторы разделяют на тросочокерные, с клешневым гидрозахватом и гидроманипулятором. Лесовозные – применяют при погрузке и транспортировании леса в хлыстах в полностью погруженном состоянии. Лесосборочные – используют при сборе и транспортировании леса выносным оборудованием. Плавающие применяют на лесосплаве и болотоходные – на лесозаготовках на грунтах с низкой несущей способностью. Лесохозяйственные тракторы (ЛХТ-55М, ЛХТ-4, ЛХТ-100-04 (06)) используют на лесовосстановительных работах, а также на рубках ухода, при локализации и тушении лесных пожаров. Тракторы в модификации пожарного энергетического средства отличаются более высокими скоростями и проходимостью. Классификация по типу движителей. Различают колесные, гусеничные и полугусеничные. Колесные тракторы могут иметь два ведущих колеса, т.е. один ведущий мост, и четыре ведущих колеса (два ведущих моста) для улучшения тяговых свойств и повышения проходимости (Беларус-1221, ВТЗ2032А). Колесный трактор по сравнению с гусеничным универсален, дешевле в изготовлении и эксплуатации. Однако, на переувлажненных и рыхлых почвах он не столь эффективен в использовании, как гусеничный, так как давление на почву у последнего меньше, чем у колесного, из-за большей площади контакта гусениц с грунтом. Гусеничные тракторы характеризуются пониженным удельным давлением на почву, что повышает их проходимость. Но они тяжелее колесных, дороже в изготовлении, ремонте и эксплуатации. В качестве движителя полугусеничных тракторов используется сочетание колесных и гусеничных движителей. Такая конструкция является наиболее эффективной для работы в условиях грунтов низкой несущей способностью, переувлажненных почв и заснеженных территорий. 14 Тракторы по типу остова различают рамные, полурамные, безрамные и рамные шарнирно-сочлененные. У рамных тракторов остов состоит из клепаной или сварной рамы (ДТ-75М и др.). У полурамных остов образуется корпусом трансмиссии и двумя продольными балками (лонжеронами), привернутыми к корпусу (МТЗ-80/82 и др.). У безрамных тракторов остов образуется в результате соединения корпусов отдельных узлов и агрегатов (Т-25, МТЗ-132Н и др.). Рамные шарнирно-сочлененные тракторы состоят из двух модулей – энергетического и технологического, рамы которых соединены шарнирно, складывающиеся между собой в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси симметрии в 60º (ЛТЗ-155). 3. Типаж и класс трактора Типажом называется совокупность типов и моделей технических средств с указанием их основных качественных показателей и предназначенных для выполнения определенного спектра хозяйственных работ. Исходя из этого определения, типаж тракторного парка включает все модели тракторов, находящиеся в эксплуатации и выпускаемые заводамиизготовителями. Классом в типаже называют совокупность моделей, имеющих одинаковые основные классификационные параметры. Моделью принято называть конкретную конструкцию трактора. Базовой называют распространенную и универсальную модель трактора в данном классе, имеющую специализированные модификации. Модификация – модель, относящаяся к тому же классу, что и базовая машина, и полностью унифицированная с ней. Модификация имеет отличающуюся от базовой машины компоновку или оснащается дополнительными механизмами, т.е. модификация не отличается от базовой модели по техническому потенциалу и возможностям. Попросту говоря, 15 модификация – это видоизмененная базовая модель. Она может быть специализирована по назначению, но обязательно унифицирована с базовой моделью. Марка трактора – условное кодовое название модели определенной конструкции. Для обозначения марки трактора вначале пишут буквенные знаки, которые обозначают сокращенные названия завода-изготовителя (МТЗ, ВТЗ, ХТЗ, ЛТЗ), первые буквы определенного слова (Т-25, СШ-25, Т30) или характерное для трактора слово (слова) и через черточку цифру, указывающую мощность двигателя в лошадиных силах (ДТ-75, ВТ-100) или номер модели (МТЗ-1221, МТЗ-1523). В нашей стране за основной квалификационный параметр тракторов принято номинальное тяговое усилие на крюке, поэтому такая классификация называется тяговой. Номинальное тяговое усилие зависит, в первую очередь от типа ходовой системы и эксплуатационной массы трактора. Во многих других странах за основной квалификационный параметр тракторов принят такой показатель, как тяговая мощность двигателя (классификация ИСО). Этот параметр во многом зависит не только от типа движителя, но и от скорости машинно-тракторного агрегата, дорожных и почвенных условий и т.п. Поэтому в нашей стране не применяется для классификации тракторов. Тяговый класс определяет основную характеристику трактора – это максимальный уровень тягового усилия, которое может развивать трактор. При этом учитываются условия, в которых тяговый класс трактора может быть определен. Трактор не может развивать силу тяги по сырому лугу, болотистой местности, по песку. Тракторы, в зависимости от своей конструкции, подразделяются на девять классов, отличающихся по величине номинального тягового усилия в тонно-силах (ТС) или килоньютонах (кН). Один кН равен 0,1 ТС (например, трактор ДТ-75М относится к классу 3ТС или 30кН). Тракторы общего 16 назначения делятся на классы: 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8 ТС или соответственно: 6; 9; 14; 20; 30; 40; 50; 60; 80 кН. В лесном хозяйстве наибольшее распространение имеют самоходные шасси и тракторы класса 6 кН (Т-16М, Т-25, Т-30); тракторы класса 9 кН (Т40АН, ЛТЗ-55, ВТЗ-45); 14 кН (МТЗ-80, МТЗ-82, ЮМЗ-6Л, Беларус- 921); 20 кН (МТЗ-1221, ЛТЗ-155); 30 кН (ДТ-75М, ВТ-100, Т-150, Т-150К, МТЗ-1523, ЛХТ-55, ТДТ-55); 40 кН (ТТ-4М, ЛХТ-100, Т-4А, МТЗ-2103); 50 кН (К-701, К-703, К-744, МТЗ-3023); 60 кН (Т-100МГС, Т-130, Т-170). 4. Общая компоновка тракторов Компоновка трактора – это относительное размещение основных агрегатов и оборудования, позволяющее выполнять функции с наивысшей эффективностью. Характеризуется базой, колеей, клиренсом, размерами движителей, нагрузкой на ось, расположением двигателя, кабины и органов управления, координатами центра масс с учетом агрегатируемых с ним машин и орудий. При компоновке трактора необходимо обеспечить: - конструктивную увязку габаритов по ширине движителей и по внешним их кромкам с технологическим оборудованием с учетом назначения трактора. Для тракторов общего назначения ширина по внешним кромкам движителей должна исключать ассиметричное приложение нагрузки, вызывающее возникновение момента, разворачивающего трактор, и увод его от заданного направления. При использовании тракторов с прицепами, имеющими собственные движители, колея должна обеспечивать возможность движения их по одному следу; - высокие тяговые показатели при хорошей управляемости и устойчивости путем рационального распределения нагрузки на опоры ходовой части; - удобство управления и посадки тракториста, хорошую обзорность пути, рабочих машин и оборудования; - маневрирование на разворотной полосе и высокую курсовую устойчивость; 17 - минимальные затраты труда при соединении трактора с машинами и орудиями и возможность составления и управления ими одним трактористом (оператором). 5. Компоновка лесных тракторов и агрегатных машин В гусеничных трелевочных тракторах двигатель располагается в передней части трактора, кабина смещена также вперед и несколько влево по ходу движения. Такое расположение кабины и наличие технологической площадки, расположенное за кабиной, позволяет расположить переднюю часть пакета хлыстов ближе к центру опорной поверхности движителей. Незначительное смещение центра массы вперед относительно центра давления позволяет устанавливать челюстные погрузчики. Компоновка гусеничного лесохозяйственного трактора практически не отличается от компоновки лесопромышленного трактора. Компоновка позволяет получить различные модификации для выполнения работ в разных условиях, в том числе на грунтах с низкой несущей способностью. Одной из таких модификаций является болотоходный трактор, который имеет увеличенную опорную поверхность движителя за счет применения уширенных гусениц и опущенного ведущего колеса, выполняющего роль дополнительного опорного катка. За счет этих изменений опорная база трактора возрастает на 23%, а среднее удельное давление снижается с 53 до 26 кПа. Однако, увеличение длины опорной части гусеницы усложняет поворот трактора и при повороте, например, на угол 90º на торфяно-болотной почве повреждает и сдвигает до 95% напочвенный покров и до 75% на минеральной почве. Радиус поворота гусеничной машины, при условии наименьшей площади срыва напочвенного покрова, должен превосходить конструкционный в 2,5-3,5 раза. Но это условие исключает применение 18 современных лесных гусеничных тракторов для выполнения различных видов рубок ухода, выборочных и постепенных рубок, то есть работ, выполняемых под пологом леса. Одним из основных параметров ходовой системы гусеничных тракторов считается отношение длины ее опорной базы и колеи трактора. Это соотношение влияет на потери мощности на поворот. Наименьшие потери имеют место при отношении, близком к единице. Следовательно, в современных лесных тракторах, имеющих соотношение длины опорной базы и колеи, равное 1,5-1,7, необходимо приближать к единице либо за счет увеличения колеи, либо уменьшения опорной базы или соответствующих изменений одновременно обоих параметров. Однако, увеличение колеи, а следовательно, и габаритного размера трактора по ширине, который и так уже запредельный (более 2,5 м при нормативном значении 1,8 м), неприемлемо из-за ограничения, вызываемого и определяемого количеством деревьев на единице площади. Например, трактор ЛХТ-55 можно применять на рубках ухода в редких насаждениях (500-600 дер/га и менее). Уменьшение опорной базы также бесперспективно, поскольку увеличивается среднее удельное давление на почву и снижается продольная устойчивость. Выход из создавшегося положения возможен на пути разработки и применения блочно-модульной конструкции трактора, состоящей из двух модулей – моторно-трансмиссионного и транспортно-технологического, каждый из которых на собственных не зависимых друг от друга гусеничных движителях. В этом варианте общая масса трактора и размещенного на нем технологического оборудования распределяется на два модуля. Оба модуля (рис. 1) соединяются между собой шарнирно через вертикальную ось вращения и управляются двумя гидроцилиндрами. Угол управления в пределах 40-60º достаточен для движения в транспортном потоке и 19 выполнения технологических операций под пологом леса и на нераскорчеванных вырубках. Рис. 1 Харвестер Norcar 350X на гусеничном ходу Подобные конструкции широко применяются в харвестерах и форвардерах, выпускаемых зарубежными фирмами Norcar, Lokomo, Rantapuu, Rauma-Repola (Финляндия); ÖS AAB (Швеция); Timberjack (Канада) и др. Опыт зарубежных стран и отечественный, накопленный в результате применения харвестеров и форвардеров, а также все более возрастающий объем сортиментной заготовки древесины в российских лесах показывают, что двухмодульные колесные тракторы и на их базе агрегатные машины (харвестеры и форвардеры) обладают высокой маневренностью и проходимостью как в летнее, так и в зимнее время и могут использоваться 1800-2000 часов в год. При проведении рубок ухода, проходных и постепенных рубок они практически не повреждают напочвенный покров, подрост ценных и остающийся на корню древостой. Гарантией столь высоких результатов являются не только блочномодульная конструкция трактора и шарнирно-сочлененная рама, но и исполнение движителей в виде балансирных 20 тандемных тележек, применение колес одинакового размера с эластичными сверхнизкого давления шинами шириной 550, 600, 650 или 700 мм с размещением их по схемам 6х4 или 8х8, а также 4х4, т.е. все колеса ведущие; установка на тандемные тележки быстросъемных гусеничных лент и цепей на одиночные колеса при работе на слабонесущих грунтах и по снегу; размещение на транспортно-технологическом модуле гидроманипулятора с вылетом стрелы от 6,5 до 10 м. На стреле гидроманипулятора устанавливается либо харвестерная головка, либо грейферный захват в варианте форвардер. Тандемные балансирные тележки легко перекатываются через пни, валежник и другие препятствия не вызывая выше допустимых значений изменения геометрического положения кабины, сиденья, самого оператора и технологического оборудования относительно вертикальной плоскости, и тем самым не нарушая технологический процесс работы механизмов. Исходя из требований рентабельности лесозаготовительной техники и бережного отношения к почве и окружающей среде, необходимо лесному комплексу иметь определенный типаж тракторов мощностью двигателя от 45-55 до 130-165 л.с., массой от 3,4 до 13,5 т. Давление на почву не более 5060 КПа. При разработке перспективных тракторов для лесного комплекса следует придавать большое значение эргономике, руководствуясь такими требованиями, как низкий уровень шума в кабине, удобное расположение систем двойного (реверсивного) управления, вентиляция и кондиционирование воздуха, оптимальная температура независимо от времени года и температуры окружающего воздуха, хороший обзор из кабины во всех направлениях, остекление кабины из высокопрочного материала, выдерживающего столкновение с крупными ветвями и сухими сучьями; качение кабины и рабочего места при переезде через различные препятствия должно быть минимальным, не мешающим и не вызывающим дискомфорта оператору. 21 6. Требования к тракторам при выполнении различных видов работ На различных лесозаготовительных и лесохозяйственных работах предъявляются особые требования. Это связано с разнообразием природных и производственных условий, в которых работают тракторы. При лесовосстановлении на вырубках с избыточно увлажненными почвами, где создание лесных культур сочетается с осушительной мелиорацией, тракторы должны обладать высокой проходимостью, то есть они должны иметь пониженное удельное давление на почву. Этому требованию отвечают гусеничные болотные (мелиоративные) тракторы. При работе с плугами-канавокопателями тракторы должны иметь достаточную продольную устойчивость от опрокидывания, обладать большим тяговым усилием (класс тяги трактора 50-80 кН). Этим требованиям отвечают тракторы Т-130, Т-170. На вырубках с временно переувлажняемыми и дренированными почвами основным препятствием для тракторов являются пни. В этих условиях главными требованиями являются дорожный просвет и маневренность, достаточные для пропуска пней под трактором и прохода между пнями. Тип движителя и их подвеска должны обеспечивать свободное преодолевание препятствий в виде пней и валежника. На работах по созданию лесных культур на горных и овражнобалочных склонах тракторы должны иметь достаточно высокую поперечную и продольную устойчивость от опрокидывания, усиленную кабину. Устойчивость от опрокидывания обеспечивается более широкой колеей, применением опорных лыж, установленных с каждой стороны трактора и управляемых выносными гидроцилиндрами. Крутосклонные тракторы должны обладать способностью работать челночным способом, без поворота агрегата в конце гона. Для этого тракторы оборудуются передней и задней навесными системами, валами отбора мощности, реверс-редуктором, обеспечивающим одинаковые значения скорости при движении передним и 22 задним ходом, и реверсивным управлением трактора. Класс тяги трактора в пределах от 14 до 100 кН. При создании полезащитных лесных насаждений, а также лесных культур на раскорчеванных вырубках и неудобных для сельского хозяйства землях используются, в основном, сельскохозяйственные тракторы. Класс тяги основной части тракторов 9-30 кН и при выполнении энергоемких операций, как корчевка пней, 30-50 кН. На агротехнических уходах в рядах лесных насаждений высотой до 0,8-1,0 м. дорожный просвет тракторов должен быть не менее 0,6 м. На рубках ухода, когда удаляются малоценные и больные деревья, когда проводятся прореживание и постепенные выборочные рубки, трактор должен обеспечивать сохранение почвы, напочвенного покрова и остающегося древостоя. Количество деревьев с повреждениями (обдиры коры, порезы с углублениями ствола и корней) не должно превышать 8% от их общего числа. При валке и вывозке древесины от рубок ухода должны максимально сохраняться подрост ценных пород, плодородие и структура почвы, ее водно-физические свойства и не создаваться условия для эрозионных процессов. При наложении ограничений по сохранению лесной среды агрегаты должны иметь высокую производительность и эффективность, быть высокопроходимыми и маневренными. 23 экономическую Лекция № 3 – 2 часа ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ 1. Валка деревьев машинами Технологии лесосечных работ определяются, в первую очередь, способом вывозки заготовленных лесоматериалов (деревьев, хлыстов, сортиментов), а также машинами для перемещения или трелевки от места валки дерева до места погрузки на подвижной состав. В настоящее время применяются несколько технологических комплексов, осуществляющих валку деревьев, обрезку сучьев, трелевку, раскряжевку хлыстов и вывозку. Валку деревьев и укладку их в пачки производят валочнопакетирующмими машинами ЛП-19А (ЛП-19Б), валочно-трелевочными ЛП58, ЛП-17 и ЛП-49, валочной ВМ-4А. Валочно-пакетирующая машина ЛП-19А относится к машинам манипуляторного типа и рекомендуется для насаждений со средним объемом хлыста 0,4-0,7 м3. Технологический цикл при срезании и укладке складывается из следующих приемов: переезда от одной группы деревьев к другой, наводки захватно-срезающего устройства на дерево, зажима, натяжения, срезания, подтягивания дерева, поворота платформы машины с деревом, укладки его в пачку на землю, порожнего поворота платформы. Эти операции повторяются от дерева к дереву до полного выбора их в пределах вылета стрелы гидроманипулятора. Наводка захватно-срезающего устройства на дерево заключается в перемещении этого устройства по направлению от машины к дереву и установке режущего органа на заданную высоту (вертикальная наводка). Высота реза не должна превышать 1/3 диаметра дерева в месте реза, а при срезании деревьев диаметром до 30 см не должна быть больше 10 см. По окончании наводки производится зажим дерева зажимными рычагами и его 24 натяг вверх движением стрелы и затем пиление. Окончание пиления определяется по легкому толчку, который передается на машину при отрыве от пня предварительно натянутого вверх дерева. После окончания пиления производится подъем и подтягивание дерева ближе к машине с целью облегчения поворота платформы с деревом и устранения сцепления кроны срезанного дерева с кронами растущих деревьев. Укладка деревьев в пачку заключается в установке манипулятора в плоскости оси пачки, опрокидывании дерева вершиной от себя и открывании зажимных рычагов. После укладки дерева в пачку вновь следует наводка захватно-срезающего устройства на следующее дерево и цикл повторяется. Валочно-трелевочные машины ЛП-17, ЛП-58 (рис. 1) и ЛП-49 могут работать в режиме валки, валки-пакетирования и валки-трелевки. Эти машины могут валить деревья, находящиеся слева и сзади по отношению к машине на площади, ограниченной максимальным и минимальным вылетами манипулятора и углом поворота его в горизонтальной плоскости. В ветреную погоду и при валке деревьев диаметром в плоскости реза больше 30 см производят предварительный подпил, который способствует направленной валке деревьев и исключает сколы. Рис. 1 25 При работе машин в режиме валки-трелевки срезаемые деревья укладывают своей комлевой частью на коник машины в количестве до полного формирования пачки, после чего производят трелевку. Производительность машины в данном режиме определяется по формуле: , где Т – продолжительность смены, ч; - время на выполнение подготовительно-заключительных работ, равное 0,85-1,0 ч; - коэффициент - средний объем хлыста, м3; использования машины во времени 0,75-0,8; – продолжительность цикла, с; , где - время на срезание и укладку дерева, с; переезды, с; - время на технологические – количество деревьев, срезаемых машиной после каждого переезда с одной стоянки. Производительность машины составляет 80-110 циклов. 2. Очистка деревьев от сучьев На очистке деревьев от сучьев в условиях лесосеки применяют топоры, мотоинструменты, самоходные сучкорезные машины. Основное требование к качеству очистки деревьев от сучьев - срезание их заподлицо с поверхностью ствола. Валка деревьев должна производиться так, чтобы создать благоприятные условия для высокопроизводительного труда лесорубов. В условиях лесопогрузочного пункта или верхнего склада применяют самоходные сучкорезные машины ЛП-30Б (ЛП-30Г) на безе трактора ТДТ-55 и ЛП-33 (ЛП-33А) на базе трактора ТТ-4 цикличного действия, т.е. обрезку сучьев производят с перехватом ствола дерева в несколько приемов. В состав работ по очистке деревьев от сучьев самоходными сучкорезными машинами входят разборки пачки и поштучная подача деревьев в сучкорезную головку, обрезка сучьев, сброс хлыстов в штабель, 26 уборка в сторону сучьев в процессе работы, переезды машины вдоль штабеля деревьев на рабочей площадке и от одного штабеля к другому. Машину обслуживает один рабочий (оператор). Оператор выбирает для захвата крайнее в штабеле дерево и захватным устройством захватывает его за комель на расстоянии не менее 0,5 м от торца. Затем протаскивает его через режущую головку в несколько приемов путем чередования рабочего и хлыстов ходов захвата протаскивающего механизма. Сброс хлыста в штабель производится раскрытием приемной головки в момент, когда комель дойдет до линии выравнивания торцов хлыстов в штабеле. Это необходимо для того, чтобы при погрузке леса в автолесовозы челюстным погрузчиком торцы пачки хлыстов на них находились на одинаковом расстоянии от кабины водителя и при движении машины не выпали с ее коника. Производительность сучкорезных машин в смену определяют по формуле , где - продолжительность смены, с; подготовительно-заключительных коэффициент использования коэффициент загрузки машины, работ, рабочего =0,85-0,9; – время на выполнение равное 3000-3600 времени, с; =0,75-0,85; - - средний объем хлыста, м3; - продолжительность цикла обработки одного дерева, с. Фактическая сменная производительность сучкорезных машин при среднем объеме хлыста =0,3-0,4 м3 составляет 125-150 м3. 3. Трелевка леса тракторами Трелевка леса – это процесс перемещения деревьев и хлыстов от места их валки к месту погрузки на лесовозный транспорт. На долю трелевки приходится не менее 30% трудозатрат по лесосечным работам. 27 Основная трелевочная машина – это трактор. В нашей стране на трелевке леса применяют в основном гусеничные тракторы ТДТ-55А (класс тяги 30 кН), ТТ-4 и ТТ-4М (класс тяги 40 кН), а также на сухих, хорошо дренирующих грунтах колесные тракторы ЛТ-157, ЛТ-17 и ЛТ-40. На тракторах ТТ-4 (ТТ-4М) и ТДТ-55 установлены лебедки для формирования и подтаскивания пачки деревьев и откидной погрузочный щит, на который посредством чокеров и тягового каната, наматываемого на барабан лебедки, затаскивается передний конец пачки. Для механизации процесса формирования пачки хлыстов или деревьев при трелевке и устранения ручного труда на тракторах с технологическим канатным оборудованием вместо погрузочного щита и лебедки устанавливают гидроманипулятор и зажимный коник. Также тракторы формируют пачку на конике поштучно, т.е. каждое дерево или хлыст захватывается манипулятором и укладывается на зажимной коник. На базе трактора ТДТ-55 создан трактор ТБ-1 (рис. 2а), на базе ТТ-4, ЛП-18А (ЛП-18Г) (рис. 2б). Валку деревьев выполняют бензомоторными пилами с таким расчетом, чтобы деревья или хлысты удобно было собирать гидроманипулятором трактора. При наборе пачки коник раскрывают, при переезде к следующей стоянке закрывают. 28 Рис. 2. Трелевочные тракторы: а) трактор ТБ-1: 1- гидроманипулятор; 2 – захват; 3 – зажимный коник; 4 – толкатель; 5 – кабина; б) трактор ЛП-18А: 1 – рама; 2 – ходовая система; 3 – двигатель; 4 – кабина; 5 – поворотная колонна; 6 – стрела; 7 – рукоять; 8 – канатосъемник; 9 – щит; 10 – захват. Сформированную пачку, по объему соответствующую грузоподъемности трактора, трелюют на лесопогрузочный пункт, где после раскрытия зажимного коника трактор выезжает из-под пачки, оставляя ее на земле. Для подбора заранее подготовительной пачки после валочнопакетирующей машиной применяют гусеничные трелевочные тракторы ЛТ154 (рис. 3а) и колесные ЛТ-157, ЛТ-171 и ЛТ-40 (рис. 3б). 29 Рис. 3. Трелевочные тракторы: а) ЛТ-154: 1 – арка; 2 – лебедка; 3 – толкатель; 4 – захват; 5 – трактор; б) ЛТ-157: 1 – захват; 2 – арка; 3 – трактор; 4 – толкатель. В большинстве случаев лес трелюют в полупогруженном (полуподвешенном) положений, т.е. один конец трелюемой пачки погружен на трелевочный трактор (или подвешен), а другой конец волочится по земле или снегу. Трелевка леса тракторами с гидроманипуляторами (ТБ-1, ТБ-1М, ЛП18А и ЛП-18Г). После подъезда к сваленным деревьям и установки трактора в выбранной позиции оператор вместе с сиденьем поворачивается назад к рычагам управления технологическим оборудованием. Коник трактора откидывается назад. Затем манипулятор с клешневым захватом укладывает деревья комлевой частью в коник путем подтягивания или перекидывания через рычаг коника. Укладка подтягиванием позволяет собирать деревья с большей территории и выравнивать комли путем продольного их перемещения. При сборе рассредоточенных деревьев поднимают небольшое дерево и, перемещаясь, удерживают его в захвате, берут следующее дерево, открывают коник и укладывают в него оба дерева. 30 При формировании пачки нужно стремиться к тому, чтобы с одной стоянки брать наибольшее количество деревьев в пределах рабочей зоны манипулятора. Сначала следует брать деревья, лежащие свободно, а затем деревья, зажатые другими деревьями. Деревья в конике укладывают равномерно по всей его ширине, начиная от правого зажимного рычага при сборе деревьев с левой стороны по ходу трактора. Сформированную в конике трактора пачку деревьев зажимают рычагами коника и обхватывают канатной петлей, манипулятор приводят в такое положение, чтобы захват расположился над пачкой. Укладывать захват на пачку не рекомендуется. При трелевке хлыстов их вершины необходимо обрезать на диаметре 812 см, а валку деревьев производить вершинами на полосу шириной 4-5 м, т.е. в пределах вылета стрелы манипулятора. Трелевка леса тракторами с пачковыми захватами. При подъезде трактора (ЛТ-54, ЛТ-87) к пачке на расстояние 5-8 м его технологическое оборудование переводят из транспортного положения в рабочее. Наводка оборудования на пачку осуществляется маневрированием трактора. Трактор подъезжает к пачке задним ходом. Оператор раскрывает захват и опускает стрелу при растормошенном барабане лебедки. После захвата пачка подтягивается канатом лебедки, одновременно поднимаются толкатель и стрела. При разгрузке у стрелы используется только нижняя часть (арка), на конце которой закреплены ролики. С помощью арки пачка под действием тягового усилия каната приподнимается вверх и производится трелевки. Трелевка леса тракторами с чокерным оборудованием. Формирование пачки при трелевке леса тракторами с чокерным оборудованием является трудоемкой операцией и выполняется в три приема: оттаскиванием каната, чокеровкой и сбором пачки лебедкой, хлысты чокеруют за вершины на расстоянии 0,7-1,2 м верхнего отруба. Для предотвращения соскальзывания чокеров на вершинах при обрезке (обрубке) сучьев оставляют мутовки из 2-3 31 сучьев длиной 3-5 см на расстоянии 0,2-0,4 м от верхнего отруба. Гладкие и тонкие вершины охватывают двойной петлей. Чокеровка деревьев за комли производится на расстоянии 0,5-0,7 м от комлевого торца. Дерево подтягивают к трактору, поворачивая его вокруг продольной оси ствола. Крюк чокера располагают с обратной стороны направления движения дерева и как можно ближе к земле. Мелкие хлысты (деревья), лежащие близко друг к другу, можно зацеплять одним чокером. Собранная пачка затаскивается на щит, укладывается так, чтобы вершины или комли лежали на перегибе погрузочного щита для обеспечения хорошей маневренности трактора на поворотах и прохождения трудных участков. Производительность трелевочных тракторов в смену определяют в соответствии с объемом трелюемой пачки, затратами времени на один рейс и количеством рейсов. Объем пачки должен соответствовать тяговому усилию лебедки и допустимой нагрузке на щит или коник трактора. Объем пачки (м3) при трелевке леса в полупогруженном положении может быть определен по формуле: , где Н; - тяговое усилие трактора (касательная сила тяги) на первой передаче, – масса трактора, Т; - удельное сопротивление движению трактора, Н/т; - удельное сопротивление движению волочающихся концов пачки, Н/т; – уклон, выраженный целым числом тысячных (для подъема (+) и спуска (-)); - объемная масса древесины, т/м3; – коэффициент распределения, показывающий какая часть общей массы пачки приходится на трактор (при трелевке комлями вперед ( =0,25-0,40)); =0,55-0,65; вершинами вперед – ускорение свободного падения ( =9,81 м/с2, можно считать =10 м/с2). 32 Перевод крутизны склонов из градусов в тысячные приведен ниже: Угол, град Угол, % 5 90 8 140 10 175 14 250 15 270 20 365 22 400 25 465 Средние значения удельного сопротивления движению трактора волочающихся хлыстов и деревьев ( Предмет по волоку 800-1800 3400-4400 3400-6800 Трактор Хлысты Деревья и ) Среднее значение и , Н/т Зимой Летом по снежной целине 1900-2600 1100-2600 5900-7800 6300-7800 7300-8800 6300-8800 При трелевки пачки волоком ( =0) объем пачки будет: Касательную силу тяги трактора (Н) на гусеницах (ведущих колесах) используют для перемещения самого трактора и пачки деревьев (хлыстов) и определяют по формуле: , где - мощность двигателя трактора, кВт; трактора ( =0,65-0,85); Сменную – к.п.д. силовой передачи - скорость движения трактора, км/ч. производительность Псм (м3) трелевочного трактора определяют по формуле: , где - продолжительность смены, мин.; - время на подготовительно- заключительные работы, мин. (для тракторов с чокерным исполнением =40-50 мин.; для бесчокерных тракторов и подборщиков =50-60 мин.); - коэффициент использования рабочего времени смены, объем пачки, м3; – среднее расстояние трелевки, км; движения трактора с грузом и без груза, км/ч; пачки, мин.; - время на отцепку пачки, мин. 33 =0,8-0,85; , – - скорость - время на формирование Пример. Расчет производительности трелевочного трактора ТДТ-55А в смену. Исходные данные: трелевка деревьев за комли зимой по волоку с подъемом 10º в грузовом направлении, расстояние трелевки 0,3 км. Решение. Определяем касательную силу тяги трактора: Определяем объем трелюемой пачки: Сменная производительность составит: Производительность машин, входящих в лесозаготовительный комплекс разная, и составляет, для валочно-пакетирующей машины ЛП-19А – 200 м3 в смену, сучкорезной ЛП-30Б – 200 м3, а трелевочный ТБ-1М – в среднем 65 м3. Следовательно, состав лесозаготовительного звена должен состоять из одной ЛП-19А, одной ЛО-30Б и трех ТБ-1М, т.е. из пяти машин. 34 Лекция № 4 – 2 часа СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛЕСОЗАГОТОВОК 1. Разработка лесосек в проблемных условиях Вновь осваиваемые лесные массивы часто расположены в удаленных от населенных пунктов и районах со слабо развитой транспортной инфраструктурой; характеризуются значительной долей слабонесущих грунтов и заболоченной местностью; крутыми склонами со сложным рельефом и не имеющими лесовозных дорог. Все это вызывает дополнительные и при этом огромные затраты на строительство и содержание дорог и мостов, доставку и вывозку ежедневно рабочей силы и т.п., что в конечном итоге повышает себестоимость заготовленной древесины. Ежегодно ужесточаются экологические требования к лесозаготовителям. Волочение хлыстов по земле, перемещение по ней техники приводит к существенному повреждению почвенного покрова, разрушению структуры почвы и сложившегося веками микрорельефа поверхности, что вызывает дополнительные затраты по приведению территории вырубки в состоянии, пригодное к лесовосстановлению. Следует учитывать, что 80% рек и ручьев берут свое начало в лесных массивах, повреждение которых ведет к загрязнению и усыханию, что может вызвать более глобальные экологические проблемы. Поэтому в особо ранимых условиях и районах, недоступных для использования существующей техники на тракторной тяге применяют иные технологии, которые основаны на иных технических средствах, а именно: - канатные установки; - вертолеты и аэростаты. 35 2. Канатные установки для трелевки и транспортировки леса Канатные трелевочные установки предназначены для трелевки и транспортировки леса с лесосеки до погрузочного пункта, а в отдельных случаях – для его погрузки складирования. Они подразделяются на стационарные и самоходные, на подвесные и полуподвесные. Наиболее распространены подвесные канатные установки. В зависимости от характера выполняемой ими работы они могут быть: - трелевочно-транспортными (УТТ) – для трелевки леса от пня к несущему канату (не менее 30 м) и последующей транспортировки его в подвешенном состоянии; - транспортными (УТ) – для трелевки леса в подвешенном положении и погрузки его на подвижной состав; - погрузочными (УП) – для погрузки и штабелевки леса. Полуподвесные канатные установки предназначаются для трелевки древесины от пня к лесовозной дороге или волоку при необходимости с погрузкой древесины на автопоезд. Но в отличие от подвесных систем эти установки перемещают хлысты или бревна таким образом, чтобы только передняя часть их подвешивалась, а задняя (вершина) волочилась по земле. Подвесные канатные установки включают (рис. 1): систему канатов (несущий, каретку; тяговый, опорные возвратный, башмаки для подъемный или поддержания тягово-подъемный); несущего каната на промежуточных опорах; концевые башмаки для подвески несущего каната к головной и тыловой мачтам; приводную лебедку; различное монтажнокрепежное оборудование и приспособления. Наиболее распространены подвесные трелевочно-транспортные установки ВТУ-3 и УК-1-3А и транспортные установки УК-1-6Т и УК-1-3Т. Полуподвесные канатные установки обычно однопролетные, состоят из тех же узлов, что и подвесные, но в отличие от последних некоторые имеют 36 несущий и тяговый канаты (ТПУ-7, УК-1С). У других СТУ-30 функции несущего каната выполняет замкнутый в кольцо тягово-подъемный канат. Рис. 1. Схема мобильной самоходной установки К-93 (МЛ-43) (а) и технологическая схема разработки лесосеки (б): 1 – самоходная лебедка; 2 – барабан монтажного каната; 3 – барабан несущего каната; 4, 5 – барабаны тягово-несущего каната; 6 – тягово-несущий канат; 7 – трелевочная каретка; 8 – тыловая опора; 9 – штабель древесины; 10 – площадки для стоянки самоходной лебедки и складирования древесины; 11 – ус лесовозной дороги. Канатные установки при использовании их на крутых склонах имеют ряд преимуществ перед другими средствами первичного лесотранспорта. Они транспортируют лес по кратчайшему, прямому пути вдоль склона, где для прокладки тракторного волока потребовалось бы значительно удлинить трассу. Производительность транспортного средства с применением канатной установки выше, а себестоимость ниже, чем при тракторной тяге по горному склону. Подвесные канатные установки практически не вызывают эрозии почвы, обеспечивают удовлетворительное сохранение подроста, потому что трелевка леса производится по воздуху вдоль склона, а подтрелевка – волоком по земле поперек склона с использованием малогабаритных тракторов, мобильных моторизированных лебедок или конной тяги. 37 Канатные установки применяются в лесах Северного Кавказа и Дальнего Востока. Для трелевки на короткие расстояния (до 350 м) и на небольших делянка с запасом около 500 м3 леса используется легкая канатная установка СТУ-3С, монтируемая на тракторах ТТ-4, ТДТ-55 и ЛТ-157. Лесосека, при применении установки, СТУ-3С, разрабатывается на пасеке шириной 30 м. Звено из двух вальщиков сначала валит лес в первой пасеке, начиная от подошвы склона. Деревья валят в направлении вниз по склону с таким расчетом, чтобы их вершины ложились примерно от продольной оси пасеки. Повалив 10-15 деревьев, вальщики обрезают сучья, а затем валят очередную группу деревьев. Так, чередуя валку с обрубкой сучьев и перемещаясь снизу вверх по склону, осваивают всю пасеку. Закончив валку и очистку деревьев в первой пасеке, вальщики переходят во вторую, третью и последующие пасеки. После перехода вальщиков в четвертую пасеку монтируют установку СТУ-3С, трактор, являющийся приводом установки, устанавливают у подошвы склона напротив первой пасеки. Затем производят трелевку к подошве склона хлыстов с укладкой в штабеля вдоль тягово-несущего каната. После окончания трелевки в первой пасеке канатную установку перемещают в соседнюю, которая осваивается аналогично первой, затем переходят в следующие пасеки. Особенностью мобильных канатных трелевочных установок (МКТУ) является то, что все они однопролетные. Головная мачта (складная или телескопическая) смонтирована на самоходной гусеничной или колесной базе, а тыловая с канатной системой переносится и закрепляется различными методами вручную, что требует большого количества тяжелого ручного труда и существенно снижает производительность МКТУ. При разработке лесосеки, расположенной на крутом склоне, тыловая мачта требует нескольких перебазировок, число которых зависит от формы и размеров склона. Конструкции и технологию рабочего процесса можно проследить на примере установки «Штайер КSК 16/20» (рис. 2 и 3). Максимальное тяговое 38 усилие каната зависит от его назначения и составляет для несущего 13,6 кН. Скорость перемещения несущего каната составляет 8,7-10,4 м/с, тягового 7,89,4 м/с. Рис. 2 39 Рис. 3 3. Трелевка и вывозка древесины воздухоплавательными средствами Из воздухоплавательных средств применяют аэростаты и вертолеты. Их достоинствами является то, что не требует строительства подъездных путей к лесосеке, имеют возможность вести заготовку на очень крутых склонах (свыше 30º), исключают повреждения подроста, предотвращают эрозионные процессы, позволяют проводить выборочные рубки. 40 Однако вертолетная трелевка, несмотря на все эти достоинства, не находит широко применения из-за высокой цены топлива и высоких амортизационных расходов. Кроме того, при этом способе недостаточна безопасность выполняемых работ. К технологии, имеющей все преимущества вертолетной трелевки, но без ее недостатков относится транспортировка древесины с помощью аэростатических летательных аппаратов (аэростатов). Аэростатный летательный аппарат представляет собой аэростат, грузоподъемность и объем которого зависят, в первую очередь, от характеристики произрастающего древостоя и канатно-блочной системы, приводимую в движение двумя или тремя однобарабанными лебедками, позволяющими аэростату перемещаться на высоте до 500 м и на расстояние до 2 км. Размотка канатной системы на делянке выполняется с помощью вспомогательного троса (5-6 мм) и дополнительной лебедки. Вся работа вальщиков, чокеровщиков, механизаторов согласовывается мастером с помощью радиосвязи. При движении в заданном направлении одна из лебедок работает на размотку, другая наоборот наматывает канат на себя. При достижении заданной точки обе лебедки работают на намотку и тем самым притягивают аэростат к земле на расстояние до 50-70 м. После осуществления чокеровки лебедочные механизмы снимают с тормоза и аэростат за счет подъемной силы газа с пачкой деревьев поднимает пачку на высоту 100-150 м и затем происходит перемещение аэростата с пачкой деревьев в обратную сторону. Обработав определенный сектор делянки, рабочая линия перемещается с помощью лебедки в следующий сектор. В качестве подъемных газов используются водород, гелий и природный газ. Наиболее удобен в эксплуатации гелий, обладающий большой подъемной силой и обеспечивающий полную пожарную безопасность. 41 Лекция № 5 – 2 часа ТЕХНОЛОГИЯ СОРТИМЕНТНОЙ ЗАГОТОВКИ ДРЕВЕСИНЫ 1. Содержание технологий Сложившаяся технология лесозаготовок включает лесосечные работы, состоящие из ряда операций, последовательно выполняемых на лесосеке и на верхнем складе, начиная от валки деревьев и кончая погрузкой древесины на подвижной состав. Перемещение поваленных деревьев или хлыстов к верхнему складу называется трелевкой. На практике часто работают по схеме валка-трелевка деревьев – обрезка сучьев – погрузка или валка – обрубка сучьев – трелевка хлыстов – погрузка. Применяют более сложную схему: валка – трелевка – обрубка сучьев – раскряжевка – штабелевка – погрузка, т.е. вывозку леса производят в сортиментах. При вывозке леса в сортиментах погрузку ведет отдельная бригада, состоящая из нескольких рабочих, которой придается погрузочный механизм. В результате задействовано большое количество рабочих и технических средств – одна волочная машина, три трелевщика, одна – две сучкорезные машины или бригада рабочих с мотопилами для обрезки сучьев, погрузчики хлыстов, сортиментов в автолесовозы. Энергоемкость и материалоемкость одного кубометра заготовленной древесины составляет соответственно 2,5 кВт и 400 кг. Сосредоточение такого большого количества техники, на гусеничном ходу, на относительно малой площади (50-100 га), приводит к экологическим нарушениям. Сдирается лесная подстилка, практически полностью уничтожается подрост лесных, в том числе ценных пород, разрушается структура и снижается плодородие почв. Все это приводит к большим дополнительным затратам на лесовосстановление. 42 В последние несколько десятилетий в зарубежных странах широко применяется так называемая «Скандинавская технология» заготовки древесины, которая в настоящее время находит применение в лесах нашей страны. Сущность скандинавской технологии состоит в заготовке древесины сортиментами непосредственно на лесосеке машинами большей частью на колесной базе – харвестерами и форвардерами, т.е. двумя машинами. В Швеции 98% годичного объема рубок (60-70 млн. м3) приходится на заготовку сортиментами. Такое же положение и в Финляндии. Сортиментная технология выполняется по схеме: валка деревьев – обрезка сучьев – раскряжевка на лесосеке и укладка вдоль волока, выполняемая харвестером, а затем погрузка оставленных харвестером сортиментов в прицеп форвардера – вывозка к месту складирования – разгрузка. Погрузочно-разгрузочные работы производятся оператором форвардера, оборудованного гидроманипулятором с грейферным захватом. 2. Харвестеры Харвестер – многооперационная лесозаготовительная машина, предназначенная для валки, обрезки сучьев, раскряжевки и пакетирования сортиментов при проведении лесозаготовки как сплошных рубок, так и при прореживании, постепенных рубок и рубок ухода. Наибольшее распространение получили двухмодульные харвестеры на колесном шасси с шарнирно-сочлененной рамой. Колесная формула, как правило, 8х8 и 6х6 для достаточно мощных моделей и 4х4 – для более легких и маневренных. Незначительная часть харвестеров базируется на экскаваторных гусеничных шасси (Ляннен-Лако, МП-20, AFM-60 и др.). Подвеска колес тандемно-балансирная. Шины сверхнизкого давления, ширина профиля шин 550-700 мм, что обеспечивает удельное давление на грунт в 40-50 кПа. 43 По общему компоновочному решению харвестеры делятся на две группы: 1. С передним моторным и задним технологическим модулями. На переднем моторном модуле монтируется кабина оператора с поворотным сиденьем. На технологическом модуле размещен гидроманипулятор с харвестерной головкой. 2. С задним моторным модулем и передним технологическим. Кабина оператора находится на технологическом модуле. На большинстве машин этой группы кабина неповоротная, так как поворотный гидроманипулятор располагается перед ней (Тембержек 1270, 870, 570, FMG 990, 0470, Valmet 7011). На других машинах кабина вместе с гидроманипулятором располагается на поворотном круге (Valmet 901, 911). Манипуляторы имеют вылет стрелы до 10 м и грузовой момент 90-100 кНм. На стреле манипулятора навешивается харвестерная головка, которая предназначена для захвата растущего дерева, его срезания, валки с последующим протаскиванием через сучкорезные ножи со скоростью около 4 м/с и раскряжевки на сортименты заданной длины. Процессы протаскивания дерева через сучкорезные ножи, отмер длины сортиментов и раскряжевка автоматизированы. Контроль за процессами компьютеризирован и позволяет проводить учет заготовленной древесины по объему и сортиментам. Точность измерений в сравнении с контрольными замерами соответствует ±0,4-0,6%. Некоторые харвестерные головки осуществляют протаскивание ствола при обрезке сучьев по челночному принципу. На верхней части корпуса головки установлена подвижная стрела с сучкорезными ножами. После валки дерева стрела проходит по стволу, срезая сучья. На конце вылета ножи зажимают ствол и подтягивают его к головке на 2 метра. Операция повторяется необходимое количество раз. Такая схема протаскивания ствола менее производительна, но более надежна. Кроме того, она меньше 44 повреждает ствол, поэтому лучше подходит для обрезки сучьев у крупных лиственных деревьев, например, березы, ясеня. Харвестерная головка может быть оснащена дополнительными устройствами. Одно из них – устройство для обработки пней в бесснежный период с целью предотвращения распространения дереворазрушающих грибов. Фунгицид наносят при пропиливании через форсунки, расположенной на специальной шине пилы или отдельной форсункой, установленной на кожухе пилы. К форсункам препарат подается по шлангу из бачка, разбрызгивание включается автоматически. Харвестерная головка может быть оборудована маркирующим устройством, которое облегчает сортировку схожих сортиментов. Наносится краска через форсунки, установленные в пильном блоке. Обычно применяют 2 форсунки и 2 цвета, которые дают 3 комбинации (синий, красный и синий + красный). Краска наносится на верхний торец бревна в тот момент, когда закончен пропил, и оно начинает падать. Краска по шлангам подается на форсунки из 2-х бачков. Сведения о цветовой маркировке определенных сортиментов посылаются оператору вместе с указаниями по раскряжевке. Процесс маркировки выполняется и контролируется автоматикой харвестера. Трансмиссия большинства машин гидростатическая. Это обеспечивает плавное движение харвестера в лесу, что вместе с возможностью менять угол между двумя модулями в пределах до 60º снижает повреждаемость деревьев, остающихся для продолжения своего жизненного цикла, а также и почвы (рис. 1-3). 45 Рис. 1 Рис. 2 46 Рис. 3 В кабине харвестера идеальная чистота – операторам принято разуваться, перед тем как войти в кабину, так как вокруг непролазная грязь. В кабине положено находиться в носках. Кабина харвестера напоминает центр управления полетами. Прямо перед оператором находится монитор обычного компьютера, который интегрирован в кабину, выдвигается обычная клавиатура, т.е. это своего рода ноутбук. В компьютер загружается специальная программа, которая настраивается по нескольким сотням параметров. В программе задаются практически все параметры от породы дерева до объема бруса и его стоимости. Если вдруг машина определяет, что дерево стоит дешевле, чем задано в программе, она не будет его пилить. 47 Оператор харвестера управляет системой с помощью джойстиков, которые находятся под руками. Руль в привычном нашем понимании представляет собой джойстик, а еще два джойстика, практически полностью шарнирные, управляют стрелой и харвестерной головкой. Харвестер – это комбайн, т.е. это сложная машина. Чтобы освоить ее, требуется несколько месяцев, а то и не один год. В конструкции харвестера обращено большое внимание технике безопасности. Ветровое стекло защищено спецаильной решеткой и кабина усилена специальными трубами, защищающими от падения стволов. 3. Форвардеры Форвардеры в большинстве своем – это двухмодульные машины с шарнирно-сочлененной рамой на колесном ходу по схеме 6х6 и 8х8. Передняя и задняя часть рамы соединены между собой универсальным шарниром с двумя степенями свободы. Поворот машины осуществляется за счет изменения вертикальной взаимного оси шарнира расположения за счет полурам действия одного относительно или двух гидроцилиндров. Значение угла складывания полурам находится в пределах 38-60º. Кроме того, универсальный шарнир позволяет полурамам наклоняться в вертикальной плоскости относительно друг друга на угол до 15º. Это разгружает раму при движении машины по пересеченной местности и наезде на препятствие (валежника, пни) и обеспечивает высокую проходимость при значительной длине продольной базы. В форвардерах все колеса одинакового размера, ширина шины 600 мм. Для повышения проходимости и снижения удельного давления на грунт на шины одеваются гидростатическая цепи или и гусеничные гидромеханическая, ленты. Трансмиссия имеющая два машин скоростных диапазона, с приводом на все колеса. Это обеспечивает плавное движение 48 форвардера в лесу и высокую силу тяги, что благоприятно сказывается на взаимодействие машины с почвой. Компоновка всех форвардеров примерно одинакова. На передней полураме располагается двигатель и кабина оператора, на задней полураме грузовая платформа со стойками для перевозки сортиментов. Технологическое оборудование гидроманипуляторов с захватом – на задней полураме перед грузовой платформой. Все форвардеры оснащаются комбинированными манипуляторами с телескопической рукоятью, ротатором и захватом. Вылет стрелы манипуляторов 7-10 м, средний грузовой момент 66-100 кН/м. Управление манипулятором – электрогидравлическое, с помощью двух рычагов, размещаемых на подлокотниках сидений. Харвестер и форвардер работают в паре при транспортировке балансов на расстояние до 500 м, а при большом расстоянии (700-800 м) требуется два форвардера. Производительность форвардера повышается, когда харвестер раскладывает балансы по обе стороны волока. Харвестер за день заготавливает столько леса, сколько специалист высокого уровня с бензопилой осилит за 5-6 дней. Средняя эффективность форвардера при подборе за харвестером - 12 м3 в час. Одна связка «харвестер+форвардер» заменяет до 80 работников при заготовке по хлыстовой технологии. Одно из основных преимуществ пары харвестер-форвардер – это возможность проводить работы круглогодично, круглосуточно и на любых грунтах. Немаловажным является то, что решается проблема пьянства персонала. При скандинавской технологии сортименты не загрязняются и не портятся почвой или камнями, движители новой лесозаготовительной техники сохраняют напочвенный покров и молодую поросль ценных древесных пород, структуру и плодородие почв. Несмотря на рост популярности скандинавской технологии и соответствующих машин в России, ее внедрение не всегда оправдано, так как требует выполнения многих условий для рентабельности: 49 - иметь хорошо развитую дорожную сеть, чтобы вывозить балансы непосредственно с лесосеки; - требуется высокая квалификация операторов; - техника требует значительных капиталовложений (ремонт, запчасти и сервисное обслуживание дорогие, вызывают простои машин). В настоящее время в РФ доля заготовки деревьями в общем объеме рубок составляет приблизительно 50%, доля сортиментной заготовки 30%, на хлыстовую заготовку приходится 20%. На Северо-западе России доля сортиментной технологии достигает 90%, что обусловлено близостью Финляндии и небольшими размерами делянок (рис. 4-5). Рис. 4 50 Рис. 5 4. Факторы, определяющие эффективность технологий лесосечных работ На сегодня существуют три базовых подхода к осуществлению лесозаготовительного производства, каждый из которых основывается на системе машин. Это хлыстовая технология на базе трелевочных тракторов с тросо-чокерным оборудованием, технология с трелевкой целых деревьев на базе валочно-пакетирующих машин и скиддеров с пачковым захватом и сортиментная технология. Принимая во внимание то, что на рынке сейчас представлено большое разнообразие машин и оборудования для всех этих технологий, можно сделать вывод, что правильный выбор технологии и конкретных применяемых машин становится достаточно сложной задачей. 51 Основными критериями оценки эффективности технологий и машин являются технико-экономические, качество продукции, уровень воздействия машин на лесную среду, а также критерий, связанный с условиями и тяжестью труда рабочих, с удобствами кабины, сидений, расположения органов управления, усилиями на органах управления, параметрами шума, вибрации и т.п. Кроме того, надо учитывать природно-производственные условия, поскольку человек трудится на открытом воздухе в любое время года при воздействии неблагоприятных атмосферных явлений (осадки, отрицательные температуры, снежный покров). Предмет труда, а именно растущее или сваленное дерево, хлыст или сортимент представляют собой объект повышенной опасности, который может привести к возникновению травмоопасных ситуаций, а при ручных работах способствовать формированию тяжелых условий труда и вызывать профессиональные заболевания. Орудия труда, в качестве которых в лесозаготовительном производстве выступают моторные инструменты, трелевочные тракторы, машины для валки леса, обрезки сучьев, погрузки древесины и первичной обработки леса, являются источниками шума, вибраций, выделения вредных веществ, выхлопных газов и др. Операторы агрегатных машин и рабочие постоянно находятся под воздействием всех этих негативных факторов ежедневно в течение всей рабочей смены, которая длится до 12 часов. Поэтому их уменьшение и локализация на рабочих местах является актуальной задачей в обеспечении нормальных условий труда. Медицинскими исследованиями установлено, что интенсивный шум не только трудно переносить в период его непосредственного воздействия, но он, как бы накапливаясь в организме человека, продолжает свое действие и в период отдыха его и при длительном постоянном воздействии может быть причиной заболеваний органов слуха и нервных расстройств. 52 Помимо этого повышенные уровни шума, вибрации, неблагоприятные параметры микроклимата на рабочем месте непосредственно оказывают влияние на производительность труда. Следовательно, обеспечение комфортных условий труда на рабочих местах является одним из резервов повышения эффективности производства, поскольку поддерживает оптимальную динамику работоспособность, хорошее самочувствие и сохранение здоровья обслуживающего персонала. Именно созданию комфортных условий и уделяют конструкторы и машиностроителем при разработке новой техники. Это операторам позволяет практически не оставлять свое рабочее место в кабине и обеспечивает высокий уровень использования рабочего времени смены. Конечно, оператор делает перерывы и выходит из машины, делает физические упражнения, которые помогают ему избежать проблем со здоровьем. Следующим использования решающим фактором лесозаготовительной повышения техники является эффективности компетентность персонала – вальщиков, операторов машин. Все они должны обладать высоким профессионализмом и постоянно повышать его в связи с быстрым обновлением и совершенствованием технологий и систем машин. В связи с этим вопрос квалификации рабочего персонала лесозаготовительной отрасли становится все более значимым как для руководства предприятия, так и для самих работников. В настоящее время в нашей стране организованы курсы подготовки операторов лесозаготовительных машин, на которые принимают трактористов категории «С», «Д» и «Е», а также водители «В» и «С». При существующей системе подготовки операторы харвестеров выходят на 90% уровень выработки только к девятому месяцу непрерывной работы, а на 100 –процентный – к тринадцатому. А пока производительность отечественных операторов составляет 10-15 м3/ час. Опытный финский оператор заготавливает до 40 м3/ час. 53 Высокопроффесиональные операторы – это залог соблюдения низких затрат, соблюдение технологий и высокое качество лесосечных работ с сохранением подроста ценных пород и напочвенного покрова, с минимальным воздействием на почву. При применении сортиментной технологии после прохода харвестера остаются штабели балансов и в стороне от них кучи ветвей. Форвардер начинает погрузку и вывоз балансов после того, как харвестер выйдет на противоположный конец волока, ширина которого не превышает 4 м. При первом проходе по оставленному харвестером волоку оператор форвардера, кроме погрузки балансов, с помощью грейферного захвата разбирает кучи ветвей и равномерно укладывает ветви на путь своего движения. Последующие проходы форвардера проходят по настилу из ветвей. В результате такие экологические последствия воздействия технологий и машин на лесную среду, как уплотнение почвогрунтов и образование колеи сводятся к минимуму, допустимому действующим требованиям. 54 Лекция № 6 – 2 часа ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ РУБОК УХОДА Рубки ухода за лесом – это периодическое удаление части деревьев из насаждения для формирования его состава и строения, улучшения условий среды и усиления роста оставляемых для выращивания лучших деревьев. Главная задача рубок ухода – формирование высокопродуктивных или смешанных древостоев из тех древесных пород, которые к возрасту рубок главного пользования образуют максимальный запас высококачественной древесины (к 100-летнему возрасту около 400 м3/га). За счет рубок ухода с лесной площади дополнительно снимается около 150 м3 древесины, направляемой на переработку. В системе всех работ, выполняемых в лесных предприятиях, рубки ухода занимают второе место по затратам труда и средств после рубок главного пользования. Рубки ухода начинают проводить с момента смыкания крон молодняков и заканчивают за 10-20 лет до рубок главного пользования. Виды рубок ухода и возраст их проведения: - осветление – до 10 лет для всех пород; - прочистки – 11-20 лет для всех пород; - прореживание – 21-40 лет для всех пород; - проходные рубки – 41 и выше лет для всех пород. Под технологией рубок ухода понимают последовательное выполнение лесосечных операций по вырубке и удалению из насаждений назначенных в рубку деревьев. Технология механизированных рубок ухода включает: лесоводственные требования; технологическую организацию территории лесосеки; выбор машин и механизмов; определение способа направления и скорости движения технического средства (агрегата); выбор способ выполнения лесосечных операций; организацию работ и прием их 55 выполнения; учет и контроль качества работы; технику безопасности и противопожарные мероприятия. Технология рубок ухода имеет следующие особенности: она должна максимально приближаться к условиям сомкнутого насаждения с тем, чтобы в процессе работ не разрушилась лесная среда; должна быть по возможности простой в организационном и техническом отношениях. Машинные агрегаты и транспортные средства должны отличаться большей маневренностью при работе в насаждениях. Должны строго соблюдаться требования по технике безопасности и не должны допускаться повреждения остающегося древостоя выше установленных норм. Одним из ведущих критериев для выбора технологической схемы рубок ухода является возможность сбыта и утилизации вырубаемой древесной массы. Существуют различные пути: - использование для переработки; - оставление на перегнивание при отсутствии пожарной опасности; - измельчение мульчером с разбрасыванием на месте. Лесосечные работы при рубках ухода делят на две категории: подготовительные и основные. К подготовительным относятся работы, выполняемые до начала разработки лесосеки и обеспечивающие безопасную высокопроизводительную работу людей и машин при соблюдении лесоводственных требований к технологическим процессам. К основным работам относят валку деревьев, обрезку сучьев, трелевку, раскряжевку, штабелевку, погрузку и очистку лесосек от порубочных остатков. Основным документом проведения рубок ухода является технологическая карта, которая вручается бригаде рабочих и в соответствии с которой ведется учет и контроль выполнения работ. При проведении рубок ухода необходимо соблюдать следующие лесоводственные требования: перемещение трелевочных тракторов разрешается только по волокам и технологическим коридорам; число деревьев с порезами, обдирами ствола и корней, обломов вершин не должны превышать 4-6%; валку деревьев с 56 пасеки при трелевке хлыстов тракторами следует вести вершинами на технологический коридор под углом не более 40º к его направлению. При валке деревьев бензопилами хлысты трелюют с пасеки за вершину, трелевка за комель допускается при прорубке технологических коридоров, разрубке погрузочных площадок. На рубках ухода в последние годы применяют более 20 типов различных машин и механизмов как отечественного, так и зарубежного производства. В лесах нашей страны применяют упрощенную классификацию технологий рубок ухода, основанную на одном критерии – ширине пасек. Все технологии делят на три вида: широко -, средне - и узкопасечные с шириной пасек 80-100, 30-50 и 10-20 м. (рис. 1-3). Широкопасечную технологию (рис. 1) применяют при проведении рубок ухода в молодняках, первом прореживании. Пасеки разрабатывают лентами шириной 10-20 м, которые разграничивают технологическими визирами, расположенными под углом 30-40º к технологическому коридору. В Польше в молодняках первое прореживание проводят по следующей технологии – срезанные деревья укладывают в пакеты, располагая их в междурядьях. Затем пакеты трелюют колесными тракторами, оборудованными клешневым захватом. Рис. 1. Широкопасечная технологическая схема разработки лесосеки при рубках ухода агрегатом ЭЛХА: 1 – технологический коридор; 2 – ЭЛХА; 57 3 – электросучкорезка на валке; 4 – хлысты перед трелевкой; 5 – технологический визир; 6 – порубочные остатки; 7 – подтрелеванные хлысты Среднепасечная технология наиболее целесообразна при проведении второго прореживания и проходных рубок, когда размеры вырубаемых деревьев достигают товарных показателей (рис. 2). В этом случае деревья валят вершиной на технологический коридор под углом 5-30º в направлении трелевки. При среднепасечной технологии широко применяются механизированные лесосечные работы, основанные на использовании бензопил и трелевочных тракторов и устройств, харвестеров и форвардеров. Рис. 2. Типовая технологическая схема для проведения прореживаний и проходных рубок по среднепасечной технологии: 1 – бензомоторная пила «Дружба» или «Урал» МП-5; 2 – бензомоторные пилы «Тайга-214»; 3 – колесный трактор Т-40 или МТЗ с навесным трелевочным оборудование ЛТП-2; 4 – участок проходных рубок; 5 – поваленное дерево; 6 – порубочные остатки (ветки, сучья, вершины); 7 – хлыст; 8 – домик для отдыха; 9 – лесовоз; 10 – штабель хлыстовой древесины; 11 – лесная просека (дорога); 12 – участок прореживаний Узкопасечную технологию (рис. 3) применяют при прореживании и проходных рубках. Применение узкопасечной технологии позволяет перейти к комплексной механизации, полностью исключить ручной труд и увеличить 58 производительность труда в кратное число раз. Это возможно на пути внедрения в производство процессоров, харвестеров и форвардеров. Рис. 3. Узкопасечная технологическая схема разработки делянки с применением агрегата «Дятел-2»: 1 – магистральный волок; 2 – технологический волок; 3 – трелевка деревьев; 4 – срезание и формирование пачек деревьев; 5 - пасека Процессор, раскряжевочная например, машина ХИАБ (Швеция) позиционного – это сучкорезно- К процессору действия. подтрелевывают периодически срезанные бензопилами деревья, который обрезает сучья и раскряжевывает до 20 деревьев с одной остановки. Затем процессор перемещается к следующей остановке, на которой имеется пачка деревьев. Такой режим работы позволяет сортировать сортименты при выполнении технологического процесса и раскладывать их в пачки по виду и размерам. Форвардеры загружают и вывозят к месту складирования древесину с соблюдением типоразмеров, не допуская их перемешивания. На прореживании и выборочной рубке все большее применении находят харвестеры и форвардеры. Харвестер «Norcar-350» (Финляндия) в наибольшей степени соответствует предъявляемым требованиям. Энергетический и технологический модули харвестера на индивидуальных резиногусеничных движителях. Масса незначительная – 5500 кг, мощность двигателя – 59 кВт, вылет стрелы 59 гидроманипулятора – 6,5 м, грузоподъемность – 38 кНм, удельное давление на почву – 27,5 КПа. Диаметр срезаемых и обрабатываемых деревьев – от 5 до 35 м. Небольшое давление на грунт и малые габаритные размеры обеспечивают высокую проходимость и маневренность при движении под пологом леса, выбирая те деревья, которые подлежат удалению; позволяют работать на заболоченных участках. Харвестер «Norcar-400Х» предназначен для выборочной рубки. Ходовая часть – восемь ведущих колес одинакового размера. В тяжелых почвогрунтовых условиях накидывают быстросъемные гусеницы. Масса – 9000 кг, мощность двигателя – 71 кВт, трансмиссия – гидростатическая, бесступенчатая. Вылет стрелы манипулятора – 7,3 м. Рама шарнирносочлененная. При ширине трактора 2 м и угле поворота рамы на угол ± 60º машина способна работать в стесненных условиях, не причиняя вреда сохраняемому древостою. Форвардер «Norcar-490» работает в паре с харвестером «Norcar-400Х». Это также высокоманевренная система. Сила тяги – 79 кН, восемь ведущих колес низкого давления и широкого профиля (600 мм). Грузоподъемность – 7,5 т. Для рубок ухода в российских лесах представляют большой интерес харвестер «Locomo-750» и форвардер «FMG 910 Locomo». Харвестер – четырехколесная универсальная многооперационная машина для выборочных рубок и прореживания, может использоваться и как процессор для обработки деревьев, сложенных вдоль дорог. Форвардер – универсальный агрегат грузоподъемностью 10 т, собственная масса – 11 т, мощность двигателя – 80 кВт, грузовой момент – 55 кНм. Для удаления березы с заготовкой сортиментов применяется валочносучкорезно-раскряжевочная головка «Тапио-500» (Финляндия), конструкция которой учитывает особенности дерева – изгибы ствола, крупные ветви и повышенное сопротивление резанию по сравнению с хвойными породами. 60 Интересна конструкция валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина «Макери 34Т» (Финляндия), которая обрабатывает деревья в вертикальном положении. Машина «Макери 34Т» предназначена для прочистки насаждений в возрасте до 20 лет. Из отечественной системы машин следует отметить следующие машины: - на осветлении – ручной моторизованный инструмент «Секор-3», каткиосветлители – КОМ-2,3 и КОК-2, каток универсальный лесной КУЛ-2; мобильные мульчеры. Эти машины срезают и измельчают травянистую растительность и поросль второстепенных быстрорастущих древесных пород, а мульчеры измельчают в щепу и разбрасывают по территории. Кроме этого применяют химически средства для уничтожения поросли лиственных пород (осина, береза, ольха), используя опрыскиватели АЛХ-2, ЛАГО-У, ручной ранцевый ОМР-2. В последние годы на осветлении взамен «Секор» нашли широкое применение моторизованные инструменты фирм «Хускварна», «Штиль» и некоторые другие. Зарубежные мотокусторезы более легкие и надежные, более мощные и производительные. Они соответствуют экологическим требованиям, загазованность, шум и вибрация не превышают допустимых норм. На прочистках: при обрезке нижних ветвей – обрезчик ветвей ОВ-1; при срезании деревьев и кустарников – бензомоторные пилы; при подтрелевке срезанных деревьев к трелевочному волоку – лебедка ЛТ-400, подтрелевщик-трелевщик ПДТ-0,3, устройство для бесчокерной трелевки УБТ-0,8, устройство трелевочно-гидравлическое УТГ-4. На прореживаниях: бензомоторные пилы для срезания деревьев и кустарников, очистки стволов от сучьев; для подтрелевки и трелевки ЛТ-400, ПДТ-0,3, УТГ-4. На проходных рубках: валка деревьев бензомоторными пилами, обрезка сучьев сучкорезной машиной МСТ-15; трелевка деревьев, хлыстов 61 или сортименты приспособлением трелевочным ПТН-30; трелевка из насаждений отдельных деревьев и пачек хлыстов устройством для бесчокерной трелевки УБТ-0,8 в агрегате с трактором ЛХТ-55. Технология рубок ухода в линейных насаждениях за молодняками Задача по уходу за рядовыми (линейными) культурами на вырубках сводится к удалению отдельных рядов, отдельных деревьев и кустов в рядах, обрезку ветвей на растущих деревьях, удаление поросли второстепенных лесных пород, затеняющих культуры, в результате чего последние находятся в угнетенном состоянии и, нередко, гибнут. Сохранность культур дуба составляет всего лишь 18-23%, хвойных пород – около 50%. Механизация работ по уходу за культурами на вырубках затруднена тем, что существующие технологии создания культур не рассчитаны на применение при осветлении культур тракторных агрегатов. Все применяемые способы создания культур допускают движение тракторных агрегатов только седланием культур. Это обеспечивает возможность механизированного осветления культур только при их высоте не более 50-60 см. В дальнейшем движение тракторных агрегатов, из-за их дорожного просвета (35-45 см) или крайне затруднено, или исключается из-за вероятности повреждения лесных культур. Следовательно, на 3- й год после посадки сеянцев (на 2-й год после посадки саженцев) хвойных пород механизированные уходы, а также вручную прекращаются. Механизированное осветление культур осветлителями КОМ-2.3, КОГ-2.3 РКР-1.5 проводится кусторезамии катками КОК-2. Для продолжения лесоводственных уходов, т.е. осветления культур необходима, в первую очередь, новая технология лесовосстановления, которая предусматривала бы комплексную механизацию всего процесса создания и выращивания леса. 62 При работе агрегатов КОМ-2.3, КОГ-2.3 РКР-1.5 необходимо осмотреть участок в зоне междурядий и при обнаружении пней высотой более 10 см и других препятствий (растущие деревья, валежника) или обозначают предупредительными сигналами. Затем устанавливают высоту срезания поросли путем регулирования опорных колес. Агрегат движется по площади челночным способом, прорубая коридоры сначала с одной стороны, затем с другой стороны ряда культур, оставляя защитную зону с обеих сторон ряда по 20 см. При работе катка-осветлителя КОК-2 также осматривают участок и удаляют обнаруженные препятствия. Затем за 1-2 м до начала ряда переводят КОК-2 из транспортного положения в рабочее, агрегат движется над рядом растений. Каток-осветлитель состоит из двух катков с зазором между ними, величина которого равна ширине защитной зоне 40 см (по 20 см с каждой стороны ряда). От соприкосновения с почвой катки начинают вращаться и установленные радиально на поверхности их ножами перерезают травянистую и древесную растительность. Заезды и повороты производят с поднятым в транспортное положение осветлителя. В чистых, т.е. загущенных культурах, в которых заглушается появление поросли второстепенных древесных и кустарниковых пород, также проводится осветление, заключающееся в их прочистке для создания благоприятных условий роста и развития лучших экземпляров. Для проведения такого ухода в лесохозяйственной практике получили так называемые линейно-выборочные рубки ухода, которые обеспечивают достаточно высокую экономическую эффективность заготовки древесины, технологической щепы и древесной зелени при помощи специальных комплексов машин. При линейно-выборочном способе один из рядов культур с междурядьями шириной 1,5-2,0 м вырубают сплошь, а в остальных рядах проводят селекционную выборку деревьев. В результате ширина междурядий 63 возрастает до 3-4 м. При начальной ширине междурядий в 1,0 м сразу вырубают 2 ряда, создавая ширину междурядий в 3,0 м. Ряды деревьев срезают бензомоторными пилами, укладывают их вручную в пачки, которые затем трелюют по междурядьям легкими малогабаритными тракторами типа Т-25, Т-30, оборудованными трелевочным устройством УБТ-0,8. Объем пачек зависит от рейсовой нагрузки трактора. Трелевку осуществляют за комлевую часть пачек. Основная форма организации труда – малая комплексная бригада из 56 человек: моторист, 2 лесоруба для выноса и укладывания срезанных деревьев, тракторист и 1-2 рабочих на погрузочной площадке. Технология, основанная на линейно-выборочном способе в сосновых культурах, способствует повышению производительности труда на 70%. Экономическая эффективность данной технологии значительно повышается при использовании заготовленной древесины на дрова – топорник, виноградный кол, шесты, древесно-стружечные плиты, топливную щепу и другие сортименты, а кроны для заготовки хвойной лапки и последующего получения хвойно-витаминной муки. 64 Лекция № 7 – 2 часа ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ МАШИН В ВЫРАЩИВАНИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА В ОТКРЫТОМ ГРУНТЕ 1. Общие сведения Посадочный материал для создания культур представлен в виде сеянцев, саженцев, укрупненных сеянцев с открытой и закрытой корневой системой и черенков, в открытом и закрытом (теплицы) грунте. Лесные питомники организованы таким образом, что в них существуют два отделения: посевное и школьное. В посевном отделении выращивают 1-3 летние сеянцы, одна часть из которых направляется в школьное отделение, а вторая на лесокультурную площадь. В школьном отделении сеянцы доращиваются в течение 2-3 лет и получают саженцы. В последние годы все больше применяют технологию выращивания укрупненных сеянцев без перешколивания, по своим параметрам близким к саженцам. Но при этом сокращаются сроки выращивания на один год и соответственно материальные затраты. Поскольку условия, которые складываются в лесных питомниках во многом аналогичны условиям в плодовых питомниках и при производстве пропашных и овощных культур, то лесохозяйственное производство применяет значительное универсально-пропашные количество тракторы, сельскохозяйственной плуги, бороны, техники: культиваторы, оборудования для внесения минеральных и органических удобрений, опрыскиватели, опыливатели и дождевальное оборудование. Основными энергетическими средствами для производства работ в питомниках являются самоходные шасси Т-16М, тракторы колесные и гусеничные класса 9, 14, 20, 30, 40 кН. Кроме заимствованных ряда машин и орудий из сельского хозяйства разработаны и применяют специальные 65 лесные сеялки, лесопосадочные машины, культиваторы, грядоделатели, мульчеры, фрезерные и ротационные машины, корнеподрезчики, выкопочные орудия и пр. Технологический комплекс машин для производства сеянцев в открытом грунте Технологический процесс выращивания сеянцев в открытом грунте, т.е. в посевном отделении лесного питомника включает 14 операций, выполняемых средствами механизации. Основная обработка почвы производится плугами ПЛН-4-35 (трактор ДТ-75М), ПЛН-3-35 (трактор МТЗ-80/82) на глубину 25-27 см с доуглублением на 10 см. Общая глубина обработки почвы составляет около 35 см, что обеспечивает хорошее развитие корневой системы сеянцев. Поверхностный слой почвы сложен из глыб и гребнистый. Проводят дополнительную обработку в течение всего летнего сезона с целью крошения глыб, выравнивания поверхности и стерилизации почвы от сорняков и их семян путем внесения ядохимикатов, гербицидов. Последние приемы, т.е. применение химических средств освобождают почву от сорняков и их семян, что обеспечивает чистоту посевов лесных семян в период их всходов и в первый год развития сеянцев. В число агроприемов дополнительной обработки почвы входят следующие технологические операции: боронование и дискование боронами дисковыми БДН-3, БДНТ-3 в агрегате с тракторами МТЗ-80/82 и ДТ-75М; боронами зубовыми БЗСС-1,0 (трактор МТЗ-80/82); рыхление с внесением химикатов (рыхлитель навесной РН-60, трактор ДТ-75М); планирование поверхности (выравниватель навесной ВПН-5,6А, тракторы МТЗ-80/82; обработка гербицидами (подкормщик-опрыскиватель ПОМ-630, трактор МТЗ-80/82)); культивация (культиватор КПН-4Г и КЛ-2,6, трактор МТЗ80/82; на сильноуплотненных почвах чизель-культиватор ЧК-3 и трактор ДТ66 75М); прикатывание почвы (катки водоналивной гладкий ЗКВГ и колчатошпоровый, трактор МТЗ-80/82). Сочетание приемов культивации с применением гербицидов дает наиболее надежные результаты по уничтожению многолетних сорняков. Обрабатывать гербицидами следует весной сразу после отрастания сорняков. Через 2-3 недели после обработки пар культивируют и если спустя две недели снова появятся сорняки, проводят повторную обработку пара гербицидами. Питомники оборудуются системами для орошения посевов. Полив может быть дождеванием или с помощью оросительной системы. В первом случае применяют дождеватель дальнеструйный ДДН-70, станцию насосную СНП-75/40М в агрегате с трактором ДТ-75М. Во втором варианте нарезают оросители в виде поливных борозд канавокопателем КЗУ-0,3, трактор ДТ75М или культиватором КОН-2,8А, оборудованным окучниками, трактор МТЗ-80/82. Затем вносят удобрения органические, используя для этого полуприцеп-разбрасыватель ПТУ-4 (трактор МТЗ-80/82) или специальный лесной разбрасыватель мульчи и удобрений РМУ-0,8 на самоходном шасси Т-16М. Минеральные удобрения (фосфор, калий, азот) вносят разбрасывателем НРУ-0,5 в агрегате с трактором МТЗ-80/82. В качестве органических удобрений используют торф, торфоминеральные и торфо-дерновые компосты. После внесения органики проводят дискование на глубину 14-15 см тяжелыми дисковыми боронами БДНТ-3 в агрегате с трактором ДТ-75М. Торфо-дерновый компост – это смесь торфа с дерновой землей, которую заготавливают на бросовых задернелых участках путем рыхления дисковыми боронами и последующего сгребания рыхлого слоя бульдозером. Добавляют в это компост одну часть навозной жижи. Следующими технологическими операциями являются посев сидератов, прикатка и запашка. Посев производят сеялкой зерно-туко67 травяная СТЗ-3,6 (трактор ЛТЗ-60, МТЗ-80/82), прикатка водноналивным гладким катком ЗКВГ-1,4 (трактор МТЗ-80/82) и запашка плугами общего назначения ПЛН-4-35 (трактор ДТ-75М) и ПЛН-3-35 (трактор МТЗ-80/82). Сидерат – это зеленое удобрение, т.е. растения выращиваемые с целью их последующей заделки в почву для улучшения свойств и структуры, повышения воздухо – и водопроницаемости, обогащенная азотом, полезными микро – и макроэлементами и угнетения роста сорняков. Сидераты в почве разлагаются быстрее, чем другие органические удобрения и тем самым обеспечивают культуры питательными веществами. В качестве сидератов чаще используют смесь овса и вики, которые создают в почве большое количество азота. В сидеральному пару зеленую массу сидерата в период цветения и образования плодов прикатывают катками, измельчают дисковыми боронами БДН-3 и другими. Запахивают зеленую массу плугами с предплужниками на максимальную глубина. Если после запашки зеленой массы и появления сорняков поле обрабатывают аминной солью 2,4 Д. Весной следующего года нарезают гряды, применяя для этого выравниватель-грядоделатель ВГ-3,6. На посевных грядах тщательно рыхлят почву до получения мелкокомковатой структуры с преобладающей фракцией от 10 до 25 мм, с плотностью верхнего слоя не более 1,1 г/см3. Для этого применяют фрезу почвенную ФПШ-1,3 с самоходным шасси Т-16М и машину ротационную МРБ-1,6 в агрегате с МТЗ-80/82. Весной следующего года производят посев лесных семян. Мелкие сыпучие семена высеивают сеялкой СЛУ-5-20 в агрегате с самоходным шасси Т-16М, трактором МТЗ-80/82; крупные несыпучие – сеялкой СПН-3 (Т-16М, МТЗ-80/82); семена дуба, каштана и лещины – сеялкой для крупноплодных семян СКБ-5/3. Технологический процесс высева семян сеялками заключается в непрерывной или порционной их подаче из семенного бункера высевающими аппаратами в дно бороздки или лунки, образованной сошником, и 68 последующей их засыпке почвой заделывающими рабочими органами и уплотняющими катками. Основной задачей посева является равномерное распределение семян по дну бороздок с установленной нормой высева, заделка их на заданную глубину для данной культуры, и обеспечения контакта семян с влажными слоями почвы, что является решающим условием для дружных и равномерных всходов. При посеве семян в районах с недостаточным обеспечением влагой, а также при мелкой заделке, с целью предотвращения образования почвенной корки и интенсивного испарения влаги, производя мульчирование посевов. В качестве мульчи используют измельченную солому, мох, торф, опилки, навоз. Эта технологическая операция выполняется разбрасывателем мульчи и удобрений РМУ-0,8 и мульчирователь МСН-1,0, устанавливаемые на самоходном шасси Т-16М. Мульчирователь МСН-1А имеет сетчатый барабан емкостью около 1 м3, опорно-приводные колеса, раму и механизм навески. Барабан заполняют мульчей, при поступательном движении колеса от реакции с почвой приводят барабан во вращение и мульча через ячейки сетки ровным слоем покрывает поверхность грядки. Наибольший объем в технологическом процессе выращивания сеянцев приходится на уход за посевами, который проводится ежегодно и по несколько раз в год в зависимости от интенсивности развития сорняков и степени уплотнения почвы. Многие годы в агротехническом уходе преобладал ручной труд, основными орудиями являются женские руки и мотыга в их руках. На смену ручного труда тридцать лет тому назад пришел механизированный уход, осуществляемый культиватором комбинированным для питомников ККП-1,5А в агрегате с самоходным шасси Т-16М. Культиватор снабжен рабочими органами для рыхления почвы и подрезания сорняков, для подкормки растений 69 минеральными удобрениями; предназначен для ухода не только в посевном отделении, но и в школьном отделении при выращивании саженцев. Для уничтожения многолетних сорняков в питомниках используют гербициды, используя для этого новое оборудование для уничтожения сорняков ОУС-1,2 в агрегате с трактором МТЗ-80/82. Оборудование работает по принципу контакта смоченного раствором гербицида полотна с вершинной частью сорняков, которая погибает и в результате происходит осветление сеянцев или саженцев. Культурные растения подвергаются нашествию вредителей и заболеваниям. На помощь им приходят химические средства. Производят опрыскивание раствором ядохимикатов, применяя для этого подкормщикопрыскиватель ПОМ-630, ОН-400. Трудоемкой технологической операцией является уборка и хранение посадочного материала. Применяемая технология уборки сеянцев хвойных пород включает подрезку корней и рыхление почвенного пласта, их выборку из почвы, отряхивание, укладку в пучки, обвязывание и временную прикопку. После этого растения выбирают из мест прикопки, грузят в транспортные средства и перевозят к месту посадки или помещают в холодильники на хранение. Выкопка посадочного материала осуществляется с помощью выкопочных скоб НВС-1,2 и выкопочных машин МВ-1,25 и ВМ-1,3А, при проходе которых корневые системы подрезаются на глубине 20 см. Растения затем вручную выбирают, сортируют и укладывают в ящики или увязывают в пучки и прикапывают. Затраты ручного труда сводятся до минимальных значений, если будут механизированы не только те операции, которые выполняют выкопочные машины МВ-1,25 и ВМ-1,3А, но и дополнительно выборку и укладку в ящики или пучки с обвязыванием, как это выполнено в ВВМ Швейцарской конструкции. 70 Технологический процесс и механизация выращивания саженцев Часть двух-трехлетних сеянцев, выкопанных в посевном отделении, направляются в школьное отделение питомника для доращивания в течение еще двух-трех лет. В итоге 5 лет и получают посадочный материал – саженцы, размеры которых значительно превышают параметры сеянцев. Это является важным в способности более крупных растений противостоять в конкурентной борьбе в условиях увлажненных почв, где интенсивно развиваются травянистая растительность и поросль второстепенных пород. Технология выращивания саженцев в основном повторяет технологические операции выращивания сеянцев. Повторяются операции основной и дополнительной обработки почвы, применения химических средств, уходе и выкопке. Отличительными признаками являются не посев семян, а посадка сеянцев, в количестве сеянцев и саженцев на единице площади, параметрах их размещения. Посадку сеянцев производят лесопосадочными машинами СЕЧ-5/3 и СШП-5/3, где цифры означают количество одновременно высаживаемых рядов за один проход агрегата – 5 или 3 ряда. Шаг посадки 10±2 см, расстояние между рядами в ленте 25±2 см при пятирядном и 50±2 см при трехрядном варианте. Рабочие скорости в пределах 0,17-0,24 км/ч. Обслуживающий персонал – 1 тракторист, 5 или 3 сажальщиков и 1 подсобный рабочий. Глубина хода сошника, образующего посадочную борозду регулируется от 15 до 25 см. Посадочные машины агрегатируются с тракторами ДТ-75М (пятирядный вариант) и МТЗ-80/82 (трехрядный вариант), оборудованными ходоуменьшителем. Агротехнический уход выполняется культиваторами ККП-1,5А и культиватором-растениепитателем КРН-2,8МО (трактор МТЗ-80/82). Выполнение технологических операций по защите растений от вредителей и болезней, поливу, выкопке саженцев производится теми же орудиями, что и в посевном отделении лесного питомника. 71 Таким образом, при двухстадийной технологии выращивания посадочного материала, вначале сеянцев, а затем саженцев путем пересадки первых в школьное отделение увеличивают количество технологических операций с 18 до 25, значительно возрастают затраты ручного труда и материальных средств. Технология выращивания укрупненных сеянцев В последние годы все большее применение находит способ выращивания укрупненных сеянцев в месте посева семян, т.е. без перешколивания, в течение 4 лет, равноценных по размерам и развитию своей корневой системы 4-5-летним саженцам первого сорта из школьного отделения. Эта технология является прогрессивной. Во-первых, сокращаются сроки выращивания на один год, количество технологических операций и, следовательно, затраты ручного труда и материальные затраты; во-вторых, повышается качество посадочного материала, приживаемость и улучшается ход роста. Эта технология отличается от действующей еще тем, что посев семян должен быть рядовым, разреженным и вводится новая операция – подрезка корней в процессе роста в питомнике, на третьем году после посева при 4-х летнем сроке выращивания. Подрезка корней должна быть в двух плоскостях – горизонтальной и вертикальной, на глубину 10-15 см у ели, 15 см у сосны обыкновенной и 20 см у дуба черешчатого. Количество высеваемых семян – 20-25 шт на одном погонном метре. Обязательным условием является тщательная подготовка семян к посеву. Проводится сортировка по массе с тем, чтобы выделить семена с высокой грунтовой всхожестью с помощью пневмосепаратора ПЛС-5М. Отсортированные семена хвойных пород перед посевом замачивают и 72 выдерживают при пониженных температурах под снегом или в холодильной камере. Высев семян ели, сосны и лиственницы производят сеялкой лесной навесной СЛН-5, в которой применен штифтовой высевающий аппарат. Для разреженного посева семян дуба разработана сеялка для крупноплодных семян СКБ-5/3, в которой высевающий аппарат выполнен в виде транспортной ленты, состоящей из ячеек (карманов), заполняемых по одному-двумя желудями. Расстояние между семенами в ряду 5-7 см. Для подрезки корней применяют корнеподрезчик КНУ-1,2, состоящий из подрезающих рабочих органов и прикатывающих катков, размещенных на раме. Подрезающие рабочие органы в виде односторонних плоскорежущих лап установлены под углом к горизонту в пределах не более 10º, что не вызывает подъем почвенного пласта, его крошение и обрыв корней в верхнем слое почвы. Прикатывающие катки возвращают почвенный пласт на место, придавливают его и восстанавливают контакт корней с почвой. Подрезку в вертикальной плоскости производят стойки, передняя часть которых заострена под углом меньшим угла трения почвы по стали. В результате в верхнем почвенном слое после подрезки происходит в течение года образование мощной мочковатой корневой системы (рис. 1), которая обеспечивает хорошую приживаемость на лесокультурной площади. Рис. 1 – Фотографии неподрезанных (а), условно подрезанных (б) и механизировано подрезанных (в) корней сеянцев дуба черешчатого 73 Лекция № 8 – 4 часа ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ВЫРАЩИВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА С ЗКС 1. Общие сведения 2. Технология производства сеянцев с ЗКС 3. Виды контейнеров 4. Технология производства саженцев с ЗКС 5. Выращивание посадочного материала «Брикет» 1. Общие сведения Производство сеянцев и саженцев с ЗКС это новое научное и производственное направление в лесоводческой практике. Прообразом является выращивание овощных культур путем посадки рассады с комом земли. За рубежом выращивание посадочного материала с ЗКС было начато в конце 1950-х годов и в дальнейшем получило распространение в Германии, Англии, США, Канаде и Скандинавских странах. Разработано два способа промышленного производства посадочного материала с ЗКС: первый – выращивание сеянцев в контейнерах из торфа, бумаги, пластиков и пр.; второй – заделка корней уже выращенных сеянцев в специальный субстрат или контейнеры с субстратом. В первом случае на постоянное место высаживают, как правило, сравнительно небольшие, чаще однолетние сеянцы, а во втором – более крупные саженцы. Например, в Австрии выращивается крупный посадочный материал (саженцы плодовых растений) в контейнерах с применением капельного орошения. Такой посадочный материал выращивается в больших контейнерах, емкостью более шести литров. В ряде развитых стран в больших контейнерах выращиваются и новогодние ели, что имеет не только 74 экономическое значение, но и большое природоохранное и воспитательное значение. Интересно отметить, что в Голландии, например, в настоящее время в контейнерах с успехом выращиваются новогодние ели из российских семян. После проведения рождественских праздников растения высаживаются на постоянное место в заранее (с осени) подготовленные посадочные ямы. В практике широко известен финский способ доращивания саженцев в полиэтиленовых рулонах – метод Нисула. Шире масштабы и география применения торфяных горшочков «джиффи-потс». Как отмечают Н.Н. Белостоцкий, В.П. Бельков, В.М. Введенский и другие исследователи, ежегодный выпуск таких горшочков в Норвегии составляет 700 млн. шт. Для механизации посадки растений, выращенных в контейнерах, во Франции был изобретен передвижной полуавтомат «Фертилекс». В Японии предложен метод выращивания сеянцев в бумажных цилиндрах-стаканчиках «Паперпот». Такая технология получила дальнейшее развитие в Финляндии и все шире применяется в Скандинавских и других странах. Лесоводами разных стран были получены убедительные результаты, доказывающие преимущество выращивания посадочного материала в контейнерах и использования его в лесокультурном производстве. В России и Прибалтийских республиках исследования по разработке способа выращивания растений с закрытыми корневыми системами проводились, начиная с конца 60-х годов, в ЛенНИИЛХе, ДальНИИЛХе и ЛатНИИЛХе. В частности, в Латвии были начаты внедренческие работы по технологии выращивания саженцев по методу «Брика». Метод оригинален тем, что саженцы выпускают в рулонах по 50 шт. Хорошие результаты при создании лесных культур получены с использованием качественного посадочного материала с заданными наследственными свойствами. К преимуществам применения посадочного материала с ЗКС относятся следующие: снижаются трудозатраты, корректируется схема посадки во всех ТЛУ, гарантированная высокая 75 приживаемость и последующая сохранность этих растений позволяют обеспечить быструю сомкнутость крон в рядах и междурядьях. ПМЗК может использоваться в течение всего безморозного периода, легко механизируется и автоматизируется, хорошо переносит послепосадочную депрессию. 2. Технологический процесс выращивания сеянцев в контейнерах Технологический процесс выращивания ПМЗК состоит из следующих этапов: - подготовительные работы; - приготовление субстрата; - заполнение субстратом контейнеров; - высев семян; - мульчирование посевов; - уход за посевами; - защита от вредителей и болезней; - доращивание сеянцев на открытом полигоне или в самой теплице после снятия пленки (Жигунов, 2000). В России выпускается технологическая линия для засева кассет – производства АО ВСС. Она должна включать следующие компоненты: 76 1. Разделить штабелей кассет – разделяет штабеля кассет для подачи в установку мойки и дезинфекции по одной кассете. 2. Установка мойки и дезинфекции – в процессе выращивания сеянцев с закрытой корневой системой кассеты загрязняются растительным субстратом и корнями, а также семенами сорняковых растений, грибковыми патогенами, мхом и водорослями. Эти загрязнения оказывают серьезные негативные влияния на производство посадочного материала и на общую чистоту в питомнике. Эффективная очистка кассет является одним из способов предотвращения распространения болезней в питомнике. 3. Порционный смеситель – смешивает субстрат с любыми добавками. Из пакетного миксера готовый субстрат сразу попадает в бункер засева кассет или в более вместительный бункер с возможностью хранения субстрата. 4. Наполнитель кассет – разработан для сеянцев, которые используют торфяной субстрат как подложку, а также любые другие субстраты. Двух шаговая система заполнения кассет в сочетании с уникальным уплотнением гарантирует точное заполнение всех ячеек кассеты. После наполнения избытки субстрата очищаются специальной щеткой и автоматически возвращаются в бункер для субстрата для повторного использования. 5. Лункообразователь – сеянцы лесных деревьев должны иметь корневую систему, которая расположена равномерно по всему торфяному комку и имеет геометрически правильную форму. Этот фактор является важнейшим с точки зрения приживания сеянца после его высадки в лес. Для обеспечения осуществления этого фактора важным является размещение семян точно по центру ячейки во время засева. Лункообразователь ВСС надавливает на растительный субстрат в ячейках кассеты, вследствие чего образуется углубление точно по центру ячейки. 6. Сеялка точного высева – может установить одно семя в каждой ячейке, также доступен – многосемянной подсев. Сеялка устанавливает семя точно в середине ячейки, обеспечивая отличные условия для корневой системы сеянца. Электронный счетчик семян может быть легко интегрирован в 77 систему. При использовании различных кассет, достаточно указать маркировку кассеты. 7. Мульчирующая установка – необходима для создания прохладного и влажного микроклимата, способствующего прорастанию семян, после засева семена засыпаются светлым покровным материалом. Для этих целей используется кварцевый песок или вермикулит. Покровный материал также защищает семена в период прорастания. Иногда покровный материал используется для удержания семян на месте, а также для предотвращения излишнего роста водорослей и мха. Мульчирующая установка ВСС используется для покрытия поверхности засеянных кассет тонким ровным слоем покровного материала. 8. Оросительный туннель – после засева семян важно обеспечить достаточную влажность для достижения оптимальной всхожести. Обычно первый полив осуществляется в теплице, но может также осуществляться на производственной линии сразу после засева. Зачастую одновременно субстрат обрабатывается специальным раствором для снижения риска появления грибковых заболеваний в период прорастания. Засеянные и защищенные кассеты укладываются на специальные подставки и штабелируются для транспортировки в теплицу. В Семеновском спецсемлесхозе Нижегородской области с успехом применяется оборудование отечественного производства, созданное с учетом скандинавских технологий: установка для подготовки субстрата, кассета для выращивания посадочного материала (рис. 1), система полива теплиц (рис. 2), автоматика теплиц, система полива на полигоне доращивания посадочного материала, короб для его переноски на лесокультурной площади, посадочная труба, контейнеры стеллажного типа транспортировки кассет с сеянцами на лесокультурную площадь (рис. 3). 78 для Рис. 1. Кассеты для выращивания ПМЗК (производство г. Нижний Новгород) Рис. 2. Система полива теплиц (производство г. Нижний Новгород) 79 Рис. 3. Контейнеры для транспортировки сеянцев Рис. 4. Контейнеры стеллажного типа для транспортировки кассет с сеянцами на лесокультурную площадь (производство г. Нижний Новгород) 80 3. Виды контейнеров Специфическими различиями применяемых методов выращивания сеянцев в контейнерах являются разнообразные по своей структуре и свойствам изолирующие материалы. К этим методам можно отнести и применяющиеся за рубежом посевные линии «Paperpot», «Finnpot», «Ecopot», «Combicell», а в России поточно-механизированную линию по контейнеризации сеянцев ЛКС-100. Основной проблемой выращивания ПМЗК по данной технологии является выбор достаточного количества технологичных и экономичных контейнеров. Требования к контейнерам: - соответствие биологическим потребностям вида растений, в том числе возможность достижения ими необходимых параметров; - изготовление из материала, безвредного для растений; - обеспечение оптимального развития растений по высоте, диаметру стволика, корневой системы и кроны растений, одревеснение стволика и созревание почки; - обеспечение защиты корней от экстремальных условий среды; - возможность многократного использования в ряде циклов производства посадочного материала; - минимальная себестоимость. Все виды контейнеров по своим конструктивным особенностям были разделены на три группы (Barnett, Brissete, 1986): 1. Трубка – это кассеты типа «Ontario» (трубка из полиэтиленовой пленки с открытыми концами), «Walter» (пластиковые капсулы – пуля Вальтера), «Paperpot» (бумажные блоки с различными сроками разложения), «Ecopot» (блоки из ламинированной бумаги), «Combicell» - блоки из бумаги и пластика (Жигунов, 1995, Barnett, Brissete, 1986). 81 Метод «Paperpot» изобретен в Японии в начале 80-х годов, как метод «Ekopot». К 1998 году доля сеянцев ЗКС увеличилась и составила около 90% от общего объема производства. За эти годы было разработано около 100 различных видов ячеек и кассет от торфяных до пластмассовых. От использования торфяных горшочков в начале 70-х годов отказались и перешли к выращиванию в кассетах типа «Ekopot» и в пластмассовых кассетах (Enso, Vapo, BSS, Panth, Agro, Plantek и др.). «Ekopot» - стандарт кассет связан с соотношением надземной и подземной частей растения. Выпускают ячейки разной высотой, до 15 см, и диаметра, что зависит от выращиваемой породы и продолжительности выращивания. Контейнеры разборные пластмассовые с ячеей из одноразовой бумаги. Используется во многих питомниках Финляндии. BSS, Panth, Agro, Plantek – жесткие пластмассовые кассеты, выдерживают не менее 10 ротаций, незначительно отличаются размерами ячеек, конструкцией их и плотностью пластмассы. 2. Ком – контейнеры «Styroblock», «Cellpot», «TA», «TAL», «KF MetsaSerla», «Tootcи-24, 40, 84, 135», «НАТИ», «ВНИЭКИТУ» изготовлены из вспенивающегося полистирола; «Hiko», «Enso», «Spenser-Lamaire», «Planta80», «Сота», «Enso», «Осинки», «Ардатов-40» (Романов, Ушнурцев, Митякова, Мухортов, Гагарин, 2003), «Whitcome-3500», «Polymos-700» - из полиэтилена низкого давления (Мелешин, Жигунов, Гомельский, Маслаков, 1990). «Enso» - пластмассовые кассеты из тонкой пластмассы, легко гнутся и не выдерживают более двух ротаций. Большого распространения не получили, хотя имеют интересную форму ячеек в виде капли для развития не закручивающейся в спираль корневой системы. 3. Блок «Kys-Tree-Starts», «Vapo» - смесь торфа (торфяные пластины) с вермикулитом и целлюлозными волокнами. «Vapo» - сборные пластмассовые кассеты. Используют на одном питомнике Финляндии. Торфяные пластины проходят через высевающее устройство с 82 точечным посевом. После завершения периода выращивания их разрезают на специальном станке и получают торфяные кубики с одним сеянцем. Корневая система их развивается, не ограничиваясь размерами ячеек. Основной недостаток, отмеченный для контейнеров типа «трубка» медленное проникновение корней в почву, поскольку непосредственный контакт с почвой осуществляется, прежде всего, через дно контейнера; у «кома» корни должны достаточно долго находиться в контейнере, чтобы они успели связать субстрат и могли перенести выемку из ячейки; переувлажнение приводит к разрушению торфяных кубов у контейнеров системы «блок». На сегодняшний день самым лучшим контейнером признана кассета Шведского производства «Starpot». Для выращивания однолетних сеянцев хвойных пород необходимо, чтобы высота контейнера была не менее 8-10 см, а объем ячейки 90-110 см3. Индивидуальные ячейки повторно используемых контейнеров должны иметь конусообразную форму, дренирующие отверстия на дне, прорези и внутренние грани в стенках для воздушной подрезки корней, имеющие внутреннее химическое покрытие CuCO3, что позволит предотвратить первичную деформацию корневых систем. Перед повторным использованием кассеты промывают и дезинфицируют. Вертикальные щели и направляющие ребра в стенках ячейки способствуют наиболее естественному и правильному развитию корневой системы. Корни сильно разветвляются и доходя до щелей в стенках ячеек подвергаются «воздушной обработке», которая способствует образованию активных корневых кончиков, готовых к росту при высадке сеянцев в лес. Боковые щели также предотвращают образование недостатка кислорода в торфяном комке и одновременно играют роль дренажа при чрезмерном поливе. 83 Таблица 1 Технические характеристики КАССЕТ «Plantek-F» Модель Внешние габариты кассеты, см Размер ячейки, см V ячейки, см3 Кол-во ячеек Плотность выращиван ия, шт/м2 Вес кассеты, грамм Использует ся для выращиван ия Плантек 36Ф 38,5х38,5 х9 Плантек 49Ф 38,5х38,5х 10 Плантек 64Ф 38,4х38,4х 7,3 Плантек 81Ф 38,4х38,4х 7,3 Плантек 100Ф 38,5х38,5х 9,0 Плантек 121Ф 38,4х38,4х 7,3 6,4х6,4х9 4,9х4,9х10 4,6х4,6х7,3 4,1х4,1х7,3 3,7х3,7х9,0 3,3х3,3х7,3 230 155 115 85 85 50 6х6 7х7 8х8 9х9 10х10 11х11 240 330 434 549 675 820 710 930 960 970 980 1065 Лиственн ых деревьев 2-3-х летней ели, березы березы 1-и 2-х 1-и 2-х 1-летней летней летней ели, 1ели, 1- ели, 1- летней летней летней сосны сосны сосны Кассеты «Plantek-F» Рис. 5. Параметры ПМЗК, выращенные в кассетах различного размера 84 Ком крупного размера (1). В основном это двухлетние сеянцы, выращенные в кассете Плантек 64Ф. Наиболее хорошо подходят для лесовосстановления участков с плодородной почвой, где почвенный покров может мешать росту кульутр. Ком среднего размера (2,3). Это однолетние или двухлетние сеянцы, выращенные в кассете Плантек 81Ф. Подходит для лесовосстановления почти любых участков. Ком мелкого размера (4). В основном это однолетние сеянцы, выращенные в кассете Плантек 121Ф. Наиболее хорошо подходит для лесовосстановления участков с бедной почвой, где травяной покров развивается незначительно. Рис. 6. Однолетние сеянцы сосны с ЗКС 85 Рис. 7. Двухлетние сеянцы березы с ЗКС (Финляндия) Технология производства посадочного материала «Брика» Производство посадочного материала «Брика» принципиально отличается от всех прочих видов посадочного материала с закрытой корневой системой тем, что отпадает необходимость приготовления специального субстрата (компоста, земли и т.п.), так как корни сеянца просто помещают между торфяными плитками (50х15х160 или 100х15х160 мм), скрепленными перфорированной полиэтиленовой лентой или склеенными специальной пастой. Плитки пропитываются питательным раствором. Заделываются корни сеянцев на специальном конвейере-полуавтомате. После заделки корней в брикеты посадочный материал некоторое время остается в лесном питомнике для укоренения и доращивания. Точные размеры и достаточная прочность брикетов обеспечивают возможность механизации 86 последующей посадки саженцев «Брика». Корни у «Брики» не закручиваются, так как растут вниз и в стороны, в перфорированные отверстия в пленке. Значительная высота заделывающих плиток (до 16 см) позволяет обеспечить глубокую заделку корней. Запас влаги в брикетах больше, чем в других типах посадочного материала, так как брикет не содержит веществ, снижающих влагоемкость, - минеральной почвы, песка. Технология производства саженцев «Брика» состоит из следующих этапов: выращивание исходного материала – сеянцев в полиэтиленовых теплицах или в открыто грунте; производство субстратного материала; подготовка перфорированной полиэтиленовой ленты; заделка саженцев в субстратные забрикованных брикеты (брикование); саженцев пропитка питательным корневого раствором; субстрата транспортировка; доращивание и хранение саженцев. Для производства саженцев «Брика» наиболее пригодны сеянцы, выращенные в полиэтиленовых теплицах. Такие сеянцы в раннем возрасте достигают больших размеров, имеют сравнительно короткие корни, повышенную пластичность, что позволяет им быстрее приспособиться к изменившимся условиям, и меньшую себестоимость благодаря повышенной грунтовой всхожести и более экономному использованию семян. При отсутствии сеянцев, выращенных в теплице, можно использовать и посадочный материал, выращенный в открытом грунте. Для производства саженцев «Брика» можно использовать только закончившие рост сеянцы с хорошо выраженной верхушечной почкой (для сосны). Такие сеянцы хорошо переносят брикование. При использовании для этих целей незакончивших рост и неодревесневших сеянцев отпад их может достигнуть 70%. При соблюдении режимов выращивания сеянцев в теплицах однолетние сеянцы сосны заканчивают рост к сентябрю, и их можно использовать для брикования. Но после заделки корневых систем температура окружающей среды должна быть выше ±10ºС в течение 10-15 87 дней, чтобы пересаженные сеянцы успели укорениться. Неукоренившиеся сеянцы плохо переносят перезимовку. Если заделку корней и производство саженцев «Брика» намечают весной, то выращенные сеянцы оставляют на перезимовку на грядках, в прикопке, в подвалах или в холодильниках. При перезимовке посадочного материала на грядках затягиваются сроки весенних работ в теплицах, где посевы должны проводиться в апреле. Поэтому более желательно хранить сеянцы в зимней прикопке при тщательном соблюдении агротехнических требований. При хранении сеянцев в подвалах температура воздуха должна быть около 0ºС. При хранении сеянцев в холодильниках необходимо вести постоянный контроль за влажностью воздуха и субстрата, чтобы не допустить иссушения сеянцев. Хорошие результаты дает хранение сеянцев небольшими партиями (по 200 шт.) в закрытых полиэтиленовых мешках в холодильнике при температуре 0…+3ºС. В мешки помещают свежие, но не мокрые сеянцы, предварительно обработанные фунгицидами (ТМТД). Мешки запаивают. Полиэтиленовая пленка не пропускает влаги, но обеспечивают пропуск кислорода и углекислого газа, поэтому сеянцы дышат, но не высыхают. В таких условиях сеянцы можно хранить до июля. Учитывая сроки начала роста, весной в первую очередь следует использовать для брикования сеянцы на грядах, затем прикопанные в открытом грунте и лишь потом – сеянцы из холодильника. Это позволяет продлить период заделки корней сеянцев с апреля до июня. Заделку продолжают до пробуждения верхушечной почки. Приживаемость сеянцев резко снижается, когда текущий прирост главного побега достигает 2-3 см. Оптимальные для брикования являются сеянцы, имеющие высоту около 10 см и длину корневой системы около 15 см. Излишние корни обрезают. Сеянцы больших размеров плохо помещаются в брикеты и хуже приживаются. Для изготовления брикетов торфяные плиты. 88 используют специальные Производство субстратных плит ведется по технологии изготовления термоизоляционных плит, разработанной Всесоюзным научно- исследовательским институтом торфяной промышленности, и основано на введении в торфяную массу большой массы воды и удалении ее при формировании плит в процессе сушки. Вода, оказывая влияние на флотацию торфяных частиц, способствует образованию волокнистого каркаса путем переплетения торфяных волокон, экстрагирует воднорастворимые вещества торфа, снижает упругость и соответственно повышает пластичность торфяной массы. Добывают сырье для производства субстратных плит на предварительно осушенном торфяном болоте верхового типа. Торфяное сырье доставляют в подготовительное отделение на специальных платформах. При разгрузке торф разделяют на мелкие фракции и освобождают от посторонних примесей. После окончательной очистки и сепарации торфяное сырье расчесывают специальной машиной для того, чтобы увеличилась поверхность торфяных волокон. Затем торф обрабатывают водой. При формировании торфяных плит (при давлении около 19,6 тыс. Па) объем торфа уменьшается в 3 раза. Специальный формовочный станок (конструкции Гипроторфа) состоит из загрузочного транспортера, дозатора, вакуумного щита, формы с гидравлическим цилиндром, насосной станции и привода. Станок периодического действия с автоматическим управлением с устройством для загрузки сформованных плит в сушильные вагонетки. В процессе сушки заканчивается формование субстратных плит, они приобретают необходимые физико-механические свойства, повышаются упругие свойства торфяных волокон. Для снижения внутренних напряжений, возникающих при сушке и вызывающих коробление плиты и образование трещин, при достижении абсолютной влажности 80-100% плиты пропаривают в течение 2-3 ч при температуре около 60ºС. Продолжительность сушки – 42 ч, конечная абсолютная влажность плиты – 20-30%. 89 Для предотвращения искривления плит при хранении и транспортировке их складывают в кипы объемом ½ м3, сжимают на гидропрессе между двумя щитами и стягивают проволокой. Из этих плит и готовят брикеты для заделки корневых систем сеянцев. Субстратные брикеты изготовляют на специальных станках раскроя плит конструкции Латвийского научно-исследовательского института лесохозяйственных проблем. Кипу субстратного материала подвозят к станку, распаковывают и плиты поштучно вводят в станок раскроя. Из одной субстратной плиты получается 60 брикетов размеров 160х50х15 мм или 30 брикетов размером 160х100х15 мм. Опилки и пыль отсасывают пневмотранспортером и после очистки направляют в бункер сбора торфяных отходов. Отходы используют в тепличном хозяйстве. Разрезанные брикеты тоже направляют в сборные бункеры объемом 1,5-2 м3. Каждый станок раскроя плит обеспечивает брикетами два станка заделки корневых систем сеянцев. Торфяные плитки, закрывающие корни саженцев «Брика», скрепляют путем сварки двух перфорированных лент шириной 160 мм и толщиной 65100 мк. Перфорация лент равномерная и составляет 10% поверхности лент. Перфорированную ленту изготовляют из смотанной в рулоны полиэтиленовой пленки (ГОСТ 10354-73) шириной 900-1400 мм и толщиной 65-100 мк. Специальная разрезающая установка режет пленку на ленты и наматывает ее на сердечники. Перфорация пленки осуществляется на специальном перфораторе, работающем штамповочным методом. Закрывают корневые системы также на специальном станке. На станок заделки корневой системы поступают однолетние сеянцы сосны и ели, перфорированные, покрывающая и субстратная ленты. Рабочие раскладывают брикеты на подстилающую ленту, затем кладут на них сеянцы и закрывают их второй частью брикета; покрывающая лента идет сверху. Обе ленты сваривают термосваркой. Заделанные в непрерывную ленту саженцы «Брика» поступают в узел намотки, который сматывает саженцы в рулон по 50 шт сосны или по 25 шт ели. Затем ленту отрезают, конец ее прикрепляют 90 термосваркой и Продолжительность рулоны пропитки направляют в пропиточный субстрата 30 мин при бассейн. температуре питательного раствора 20ºС. Пропитка субстрата основана на свойстве торфа оставаться на поверхности жидкости даже при полном намокании. Рулон посадочного материала проплывает от места загрузки до отсека разгрузки благодаря течению раствора, создаваемого центробежным водяным насосом. Для ускорения пропитки на пути следования рулонов через 0,5 м установлены форсунки, опрыскивающие питательным раствором субстрата саженцы сверху, что позволяет сократить продолжительность пропитки на 20%. В состав питательного раствора входят соли азота, фосфора, калия, серы, железа и ряда микроэлементов. Азот вводят в виде аммиачной селитры; фосфор – в виде одно -, двузамещенных фосфатов кальция, калия или аммония; калий – в виде фосфата или сульфата. Применять хлористый калий нежелательно, так как ион хлора вреден для хвойных пород. Раствор должен иметь рН 4,5-5. Хорошие результаты получаются при использовании раствора следующего состава (в г/л): NH4H2PO4 – 0,200; Ca (NO3)2·4H2O – 0,225; MɡO4·7H2O – 0,175; NH4NO3 – 0,150. В производственных условиях для приготовления питательного раствора можно применять обыкновенные минеральные удобрения: суперфосфат, аммофос, аммиачную селитру, сульфат калия. Аммиачную селитру и сульфат калия используют для приготовления концентрированных запасных растворов, исходя из заданного содержания действующего вещества, так как эти удобрения растворяются в воде почти полностью После приготовления концентрированного раствора суперфосфата необходимо определять содержание в нем фосфора. При использовании в качестве субстрата сфагнового торфа состав питательного раствора приготовляют из суперфосфата или аммофоса с добавлением аммиачной селитры до пропорции N:P=100:13. Оптимальной 91 реакции питательного раствора (pH 4,5-5) достигают, добавляя раствор аммония (для повышения pH) или азотной кислоты (для снижения pH). После пропитки субстрата питательным раствором саженцы сосны помещают на полигон доращивания, саженцы ели – в теплицу. Полигон доращивания должен иметь ровную горизонтальную поверхность и размещаться на дренированном участке с песчаными или легкосуглинистыми почвами. Площадь полигона заблаговременно надо прокультивировать, прикатать и очистить от сорняков. На 1 м2 полигона помещают 250 саженцев. Посадочный материал на полигоне размещают рядами, ширина которых равняется половине ширины захвата поливом дождевальной установки. Между рядами оставляют коридоры шириной 1 м для установки дождевальных аппаратов. При доращивании саженцы поливают, не допуская снижения влажности субстрата ниже ½ полной его влагоемкости. При пожелтении хвойные саженцы подкармливают раствором аммиачной селитры или аммофоса. Необходимо тщательно следить за качеством саженцев «Брика» и их соответствием необходимым требованиям (табл. 2). Лесные саженцы «Брика» должны быть здоровыми, без признаков механических повреждений, грибных заболеваний и повреждений энтомовредителями. У саженцев сосны допускается частичное усыхание и опадение одинарной хвои первого года. Таблица 2 Показатели Высота стволика, см, не менее Диаметр стволика на уровне верхнего среза субстратного кома, мм, не менее Длина сформировавшейся почки у закончивших рост саженцев, мм, не менее Смещение стволика к краю верхнего среза субстратного кома, см, не менее Глубина расположения корневой шейки саженцев над верхним срезом субстратного кома, см 92 Значения показателей для сосны ели двуходнолетней двух – и летней* трехлетней* 10 15 25 1,5 2; 5 3,5 - 5 3 1 1 1,5 0-2 0-2 0-2 Размеры корнезакрывающего субстратного кома, мм длина 165±10 ширина 53±3 толщина 40±10 Масса одного саженца с комом в набухшем состоянии, г 240±50 Содержание воды в субстрате, % к абсолютно сухой массе, не менее 400 Содержание в субстрате макроэлементов минерального питания в легкорастворимой форме, мг/100 г абсолютно сухой массы, не менее: азота в пересчете на NH+4 50 фосфора в пересчете на P2O5 15 калия в пересчете на К2О 30 Реакция субстрата, рН, в пределах 3-5 Диаметр перфорационных отверстий субстратного кома, мм, не менее 8 Площадь перфорации к общей площади оболочки, %, не менее 8 Прижившиеся в субстрате саженцы, % 90 *(1 год в теплице, остальные – на полигоне доращивания) 165±10 53±3 40±10 165±10 53±3 40±10 240±50 480±100 400 400 50 15 30 3-5 50 15 30 3-5 8 8 8 90 8 90 Рис. 8. Корневая система брикетированных саженцев на втором году после посадки На рост надземной части саженцев влияет срок посадки. Чем раньше посажены саженцы, тем больше прирост надземной части в нормальных условиях роста. Положительно влияют на рост саженцев «Брика» тщательная обработка почвы, удобрения и уходы. 93 В первые годы после посадки саженцы «Брика» обеспечивают лучшую приживаемость и рост культур в сравнении с саженцами с открытой корневой системой, особенно в неблагоприятных условиях местопроизрастания. 5. Выращивание посадочного материала «Брикет» Саженцы «Брикет» представляют собой посадочный материал с закрытой корневой системой, корни которого при помощи прессов заключены производства в глыбу саженцев – ком спрессованного «Брикет» включает субстрата. в себя ряд Технология операций: выращивание однолетних сеянцев в полиэтиленовой теплице, хранение и подготовку субстрата, брикетирование сеянцев, контейнеризацию и транспортировку саженцев на полигон доращивания, доращивание их до определенных размеров. Для выполнения каждой операции разработан комплекс машин и механизмов. Для производства саженцев «Брикет» используют в качестве исходного материала однолетние сеянцы сосны и ели, выращенные в теплице на торфяном субстрате. Можно применять и двухлетние сеянцы ели из открытого грунта, но они хуже приживаются в брикетах. При весеннем брикетировании используют сеянцы до начала периода активного роста, когда резко снижается их приживаемость. Выкапывают сеянцы ели для осеннего брикетирования с 15 августа по 15 октября, когда сеянцы заканчивают рост. Брикетирование сеянцев сосны осенью проводить нельзя, и посадочный материал оставляют зимовать на грядках. Весной после оттаивания гряд выкапывают и сортируют посадочный материал. Сортировку проводят в специальном помещении, защищенном от ветра и солнца. Сеянцы в лотках увлажняют и сортируют, удаляя поврежденные, двойчатки и 94 недоразвитые. Отбирают для брикетирования сеянцы ели высотой 8 см и более и сеянцы сосны высотой 10 см. Отобранные сеянцы увязывают в пучки по 20-30 шт, укорачивают их корни до 14 см (размеры брикетов) и затем обмакивают в болтушку из субстрата гряд, где они выращивались. После этого сеянцы укладывают в лотки на влажный торф и отправляют на хранение в холодильник при температуре 0…+2 ºС и влажности воздуха не ниже 90%. Субстрат для брикетов приготовляют из смеси слаборазложившегося (степень разложения не более 20%) верхового торфа фрезерной заготовки и низинного сильно разложившегося (степень разложения более 35%). Влажность торфа должна быть не более 80%. Низинный торф можно заменить теплично-парниковым грунтом, приготовляемым из низинного или переходного торфа с добавлением различных фосфорных или калийных удобрений. Торф для брикетирования подлежит обязательному проветриванию для нейтрализации токсичных веществ. Для обогащения субстрата элементами минерального питания вносят 5-10 % (по объему) торфяно-аммиачного удобрения (ТМАУ-1, ТМАУ-2, ТМАУ-3). Субстрат для брикетов должен обеспечивать при прессовании достаточную их прочность, но в тоже время благоприятные условия для роста и развития корней сеянцев. Состав субстрата подбирают путем лабораторного анализа имеющихся в распоряжении предприятия видов торфа. Чаще всего для приготовления субстрата берут 60-80 % верхового слаборазложившегося торфа и 20-40 % сильноразложившегося низинного, переходного торфа или тепличного грунта. Порозность брикетов должна быть не ниже 60 % и не более 80 %, а прочность на сжатие при влажности 70 % - не менее 0,15 Па. В слишком плотных брикетах саженцы растут плохо. Прочность брикетов увеличивается при добавлении сильноразложившегося торфа, а порозность – при добавлении слаборазложившегося верхового торфа. рН субстрата для сосны должен быть в пределах 4,5-5, а для ели – 4,-5. 95 Верховой слаборазложившийся торф имеет рН 2,8-3, а низинный торф и тепличный грунт – 4,5-6. При необходимости повысить рН в субстрат добавляют известь (2-2,5 кг молотого известняка или 1,5-2 кг извести на 1 м3 субстрата), а для понижения рН – кислый верховой торф. Перед началом брикетирования сеянцев изготавливают партию брикетов и у одной части определяют порозность и прочность (при 50 % полной влагоемкости), а другую часть проверяют биологическим тестом на токсичность (посевом злака – пустынномятника алтайского) в течение 30-35 дней (до полного созревания семян). В субстрат из смеси торфа добавляют фосфор (0,64 кг д. в./м3) и калий (0,32 кг д. в./м3). Если используют тепличный грунт, то добавляют 5-10 % ТМАУ. Составляющие субстрат компоненты просеивают через сито с ячейками 20-30 или 15-20 мм. Длительность перемешивания 7-10 мин. При уменьшении времени перемешивания снижается прочность брикетов, а при увеличении – снижается порозность. Влажность готовой смеси 70-80 %. Норма расхода воды на приготовлении 1 м3 субстрата – 80-100 м3. Очень важно соблюдать эти пропорции, так как недостаток влаги снижает прочность брикетов, а избыток делает субстрат слишком жидким и тоже непригодным для заделки корневых систем. Приготовляют торфосмесь и брикеты на специальной поточномеханизированной линии ЛПБ-16, которая состоит из двух погрузочных устройств, дозирующего бункера с виброситом, элеватора, дозатора для внесения ТМАУ и извести, дозатора для внесения туков, смесителя, двух полуавтоматов для заделки корней сеянцев и пульта управления. Техническая характеристика линии ЛПБ-16 Тип машины привод требуемая мощность, кВт длина ширина высота масса, кг Стационарная от электродвигателей 9,8 Габаритные размеры, мм 4855 5620 2860 7500 96 торф верховой торф низинный вода с добавками обслуживающий персонал производительность Сменное потребление сырья, м3 18,35 6,11 2,01 чел 10 чел 2,5 млн. саженцев в год Линию устанавливают в закрытых помещениях площадью 100-150 м2, обеспечивают водой, тепло – и электроснабжение. Для нормального функционирования линии необходимо также иметь складские помещения для хранения торфа (2 тыс. м2), удобрений (75-80 м2), тары (250 м2), а также теплицы площадью до 2 га. Устройство основных частей ЛПБ-16 следующее. Погрузочное устройство предназначено для загрузки составляющих субстрат торфов в отсеки дозирующего бункера и отвоза готовых саженцев «Брикет». Устройство состоит из гидроподъемника ЭП-103, смонтированного на шасси Т-16М. При вместимости ковша 0,4 м3 устройство позволяет производить загрузку на высоту до 4 м. На поддонах за один ход устройство позволяет отвозить 700 шт саженцев. Особенность устройства – возможность увеличить гидросистему шасси Т-16М дополнительным баком вместимостью 20 л. Дозирующий бункер с виброситом предназначен для просеивания и дозировки составляющих компонентов субстрата. Внутри бункер разделен на две части и регулировкой оборотов шнека-дозатора позволяет осуществлять многовариантное сочетание объемов компонентов субстрата. Вибросито бункера позволяет отсеивать частицы торфа и посторонние включения размерами более 15 мм. Полезная вместимость бункера 2,27 м3 или на 1,5 ч непрерывной работы линии ЛПБ-16. Дозатор для внесения туков позволяет одновременно дозировать 3-6 видов удобрений. Состоит из системы бункеров с дозирующими шнеками. Производительность шнеков регулируется с помощью многоступенчатого 97 клиноременного редуктора. Возможные варианты дозирования удобрений следующие (табл. 3). Таблица 3 Варианты дозирования удобрений на 1 м3 субстрата Скорость вращения дозатора, об/мин Количество дозируемых видов удобрений, шт 6 6 6 1 2 3 Смеситель субстрата. непрерывного Смеситель состоит 1 Доза удобрений, кг, для бункера № 2 3 4 5 6 0,3 1 1,5 действия из 0,5 1 1,5 0,7 1,4 2,1 0,7 1,4 2,1 смешивает все двух 2,5 3,5 4,5 2,5 3,5 4,5 компоненты горизонтальных шнеков, расположенных один над другим, перемешивающих и транспортирующих субстрат, и двух нижних шнеков, направляющих готовую смесь в накопители полуавтоматов брикетирования. Производительность смесителя 5,5 м3/ч готового субстрата. Полуавтомат брикетирования предназначен для заделки корневых систем сеянцев в брикеты из субстрата. Полуавтомат состоит из стационарной карусельной машины, основные узлы которой смонтированы на станине, опирающейся на две подставки. Привод карусели осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор. По периферии планшайбы карусели расположены камеры с формирующими механизмами. Технологический процесс изготовления брикетов с одновременной заделкой корневых систем сеянцев проходит следующим образом. При непрерывном вращении карусели каждая камера сначала проходит под первым бункером-накопителем, где происходит ее частичное наполнение субстратом. При дальнейшем движении планшайбы субстрат в камере прессуется механизмом вдавливателя, на него укладывается корневая система сеянцев через прорези наружных стенок камеры, затем происходит окончательное заполнение камеры субстратом из второго бункера- накопителя, затем формирование брикета прижимной плитой, после чего 98 сформированный брикет с сеянцем выталкивается из камеры и снимается с карусели. Над каруселью установлены два бункера-накопителя, которые дозируют субстрат под небольшим давлением в рабочие ячейки. Линия имеет специальный пульт управления. Поточно-механизированная линия ЛПБ-16 осуществляет брикетирование сеянцев в такой технологической последовательности. Погрузочным устройством производят загрузку дозирующего бункера компонентами субстрата. Затем включают транспортер и дозирующий шнек бункера. По транспортеру компоненты субстрата попадают в смеситель, где смачиваются водой и перемешиваются. Готовый субстрат подается в бункеры-накопители полуавтомата. Изготовление брикетов на полуавтомате ПЗМ-5 описано выше. При самом брикетировании нужно следить, чтобы корневая система сеянцев предварительно была обязательно смочена торфяной жижей, так как она предохраняет корни от высыхания и, кроме того, смачивая и утяжеляя их, предотвращает смещение корней и выпадение сеянцев из ячейки при последующих операциях. При укладке сеянцев необходимо следить, чтобы корни не загибались, не травмировались и не попадали в соседние ячейки – это приводит в разрушению брикетов при съеме. Глубина заделки корневой шейки сеянца в брикет 1-10 мм (до уровня хвои.). Нельзя допускать чрезмерного увлажнения смеси: в этом случае происходит ее выдавливание через укладочную щель вместе с сеянцами, что приводит к повреждению корневых систем и плохой приживаемости сеянцев в брикетах. Сформированные брикеты снимают с карусели полуавтомата лопатками или специальными съемными устройствами, укладывают в тару и отвозят к месту доращивания. Брикет в готовом виде имеет форму усеченной опрокинутой пирамиды высотой 140 мм и шириной у нижнего основания 55 мм, верхнего 65 мм; толщина брикета 40 мм, объем 336 см3. В обслуживании поточно-механизированной линии ЛПБ-16 заняты 10 человек: оператор, 2 тракториста, 7 рабочих на полуавтомате брикетирования 99 (четверо на раскладке сеянцев, трое на съеме брикетов). Производительность линии 2,4-4,8 тыс. брикетов в 1 ч, в зависимости от принятого режима работы. Доращивают саженцы «Брикет» в теплицах летнего типа, арочных или блочных. Если площади теплиц недостаточно, то можно организовать доращивание на открытом полигоне, но обязательно огороженном и защищенном от ветра оградой и внутренними перегородками. Ограду и перегородки делают деревянными или в виде щитов из полиэтиленовой пленки высотой 2-2,5 м. Ширина отдельных площадок полигона должна быть не более 10 м. Теплица для доращивания должна иметь удельный объем не менее 5-6 м3/м2 площади и обеспечивать свободный проход самоходных шасси, колесных тракторов с прицепом, грузовых автомашин. Покрывают теплицы весной после прекращения снегопадов. Снимают пленку после окончания периода вегетации. Необходимо следить за сохранностью пленки в период вегетации, не допуская образования заполненных водой карманов и разрыва пленки, так как вода может вызвать размыв брикетов. В теплицах целесообразнее выращивать саженцы ели, нуждающиеся в более длительном сроке доращивания. Саженцы сосны лучше доращивать на полигоне. Ель можно доращивать на полигоне, но саженцы в этом случае будут готовы для посадок лишь поздней осенью или весной следующего года, так как размеры их отстают на 10-20% от саженцев, доращиваемых в теплицах. Открытый полигон доращивания можно организовать в промежутках (6-8- метровых) между теплицами, закрывая образующиеся коридоры в торцовой части оградой высотой не менее 2 м. На месте доращивания контейнеры с саженцами устанавливают на подставки высотой 5-10 см для того, чтобы предотвратить повысить температуру почвенного разрушение деревянных субстрата брикетов, контейнеров и облегчить механизацию работ при разгрузке, расстановке и погрузке. Контейнеры с саженцами лучше составлять в блоки шириной 2 м и длиной 10-20 м, оставляя узкие (20-25 см) разрывы между ними. Очень 100 эффективна расстановка контейнеров в теплицах в два яруса, так как при этом полезная площадь теплицы увеличивается на 30-40%. Высота верхнего яруса – не более 1-1,2 м. Расстояние между стеллажами не менее 1 м. Влажность брикетов во время доращивания поддерживают на уровне 60-70 % с помощью периодических поливов. Норма полива – 5-10 л на 1 м2, занятый саженцами. При переувлажнении саженцы начинают желтеть и резко замедляют рост. Влажность брикетов контролируют термовесовым методом 1 раз в неделю, так как от нее зависит не только рост саженцев, но и прочность брикетов. Необходимо обеспечивать равномерность полива, особенно при подкормке саженцев. При появлении сорняков брикеты обязательно пропалывают, но не позже чем через 3-4 недели после брикетирования, пока сорные растения не окрепнут и не укореняться. Через 2-3 недели после первой прополки необходимо повторить удаление сорняков. Подкармливают саженцы 0,2 %-ным раствором мочевины. При одной подкормке доза 10 л раствора на 1 м2. Подкармливают сеянцы 2 раза за весь период доращивания (2 месяца), ель – 4 раза, снизив норму расхода до 5 л/м2. Ель во второй половине периода доращивания подкармливают калием (10 л/м2) для обеспечения нормальной подготовки саженцев к зиме. Для приготовления 1 л 0,2 %-ного раствора берут 2 г туков. Навеску растворяют в небольшом количестве воды, а затем полученный концентрированный раствор выливают в емкость с водой, объем которой соответствует необходимому количеству питательного раствора. Непосредственно в емкости удобрения растворять не рекомендуется, так как комочки удобрений могут попасть в распылительные насадки. В этом случае возрастет концентрация питательного раствора, что может вызвать ожог и гибель саженцев. Микроудобрения влияния на прирост саженцев практически не оказывают. Подкормки начинают через 3-4 недели после брикетирования, когда саженцы приживаются, и делать их лучше утром или вечером. 101 Саженцы «Брикет» лучше не оставлять на длительное хранение и высаживать в тот же год. Если же нужно обеспечить хранение саженцев, то их помещают в стеклопластиковые теплицы или под навес для предохранения от переувлажнения атмосферными осадками. Регулярно (1-2 раза в неделю) контролируют влажность брикетов. До начала осенних морозов саженцы хранят под навесом, а зимой – на открытом полигоне под снегом. Для транспортировки саженцев «Брикет» на лесокультурную площадь требуется их специальная подготовка, чтобы повысить прочность брикетов. Подготовка заключается в подкормке саженцев калием за 1-2 недели до окончания доращивания и прекращении поливов. Теплицы открывают. Влажность брикетов снижается до 40-50 %, их механическая прочность возрастает. В среднем влажность снижается в сутки на 1 %. Через 1-2 недели после прекращения поливов необходимо начинать контрольные определения их влажности по весовому методу. При 50 % влажности брикета его масса равна 300-350 г, при 40 % - 200-250. После снижения влажности до 50 % брикеты разделяют широким ножом и используют для посадки. При хранении на вырубке саженцы можно оставлять без полива не более одного месяца при исходной влажности 70 % и не более двух недель – при 50 %-ой влажности. Для перевозки саженцев «Брикет» используют специальные контейнеры. При температуре воздуха от +5 до +25 ºС и влажности не ниже 60 % саженцы перевозят на открытых платформах. В пути при температуре воздуха +20 ºС и относительной влажности воздуха ниже 60 % без полива саженцы «Брикет» могут находиться не более 5 суток. Высаживать саженцы «Брикет» можно в течение всего безморозного периода путем установки их в ямы, подготовленные ямокопателем; под меч Колесова, «Лилипут» и лесопосадочной машиной САБ-1. Во всех случаях необходимо тщательно следить, чтобы посадочный материал соответствовал необходимым требованиям (табл. 4). 102 Таблица 4 Основные параметры и размеры саженцев «Брикет» Показатель Значение показателя для саженцев сосны ели 300±100 350±150 3,5 3,0 Высота надземной части, мм Диаметр у корневой шейки, мм Размеры брикеты, мм: высота ширина толщина Масса с надземной частью, кг Относительная влажность, % Порозность, %, не менее Прочность на сжатие, Па, не менее 130±10 65±5 50±5 0,3±0,5 45±5 60 0,008 130±10 65±5 50±5 0,3±0,5 45±5 60 0,008 Саженцы с разрушенными брикетами для посадки использовать нельзя. Лесные культуры с применением саженцев «Брикет» рекомендовано создавать в лесной зоне европейской части РФ. 103 Лекция № 9 – 4 часа ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ НА СКЛОНАХ 1. Особенности условий работы Технологии обработки почвы на горных и овражно-балочных склонах и средства механизации разнообразны и зависят от почвенно-растительных условий, количества выпадаемых осадков, крутизны, пересеченности и формы склонов, эродированности и каменистости почв, вида и возраста культивируемых древесных и кустарниковых пород. Решающее влияние на работу тракторных агрегатов оказывает крутизна склонов. По величине крутизны склоны подразделяются на пологие (до 12º), средней крутизны (до 20º), крутые (от 20 до 40º) и откосы (более 40º): по проходимости – тракторопроходимые и тракторонепроходимые. К тракторопроходимым относятся склоны крутизной до 12º для гусеничных и до 6º для колесных тракторов общего назначения, и до 20º для тракторов специальных крутосклонных. Технологические операции проводятся при движении поперек склонов и по горизонталям местности. Работа вдоль склонов приводит к эрозии и смыву почвы, образованию оврагов, заиливанию рек, озер и других водных водоемов. Допускается выполнение работ вдоль склонов при применении дискретных технологий и машин точечного действия. Способы обработки почвы на склонах представлены на рисунке 1. 104 Рис. 1. Способы обработки почвы на склонах: а) выемочно-насыпное террасирование; б) напашное террасирование; в) канавы-террасы; г) площадки; д) глубокое рыхление; е) нарезка борозд; ж) полосное рыхление; з) вспашка 2. Подготовка почвы на склонах до 12º Подготовка почвы на склонах крутизной до 8º сплошная вспашка плугами общего назначения ПЛН-4-35 с оборотом пласта вниз и вверх по склону крутизной до 4º и с оборотом только вниз по склону крутизной 5-8º, чередуя рабочие и холостые ходы агрегата. При применении оборотных плугов ПОН-2-30 и плуга-рыхлителя ПРН-40 исключаются холостые ходы. При поперечной и контурной вспашке создаваемые на поверхности склона борозды и гребни препятствуют поверхностному стоку талых и ливневых вод. Эффект в защите почв от водной эрозии еще больше усиливается, если создавать на поверхности пашни микролиманы, лунки. Характерной особенностью оборотных плугов (рис. 2а) является то, что все корпуса закреплены жестко к одной раме в два яруса. На одной вертикали. Неработающие корпуса расположены непосредственно над 105 работающими. Продольный брус рамы плуга одновременно является продольной поворотной осью. Поворот продольного бруса, а следовательно, поперечное введение в работу верхнего или нижнего ярусов. Рис. 2. Схема различных типов горных плугов: а – оборотный; б – клавишный; в – челночный; г - балансирный Кроме оборотных плугов применяют плуги клавишные (рис. 2б), челночные (рис. 2в) и балансирные (рис. 2г), которые работают по такому же принципу, что и оборотные. Они также укомплектованы двойным количеством рабочих органов, но в отличие от оборотных плугов, каждый комплект рабочих органов имеет самостоятельную раму, т.е. плуг состоит из двух секций. Одна секция укомплектована правооборачивающими рабочими органами, а вторая – левооборачивающими, и каждая секция представляет собой самостоятельный агрегат. В то время, как одна секция находится в работе, вторая поднята вверх, т.е. находится в транспортном положении. В конце участка рабочая секция переводится в транспортное значение, а после разворота агрегата, вторая секция переводится в рабочее положение и производится рабочий ход. На склонах 8-12º подготовка почвы производится без изменения мезорельефа агротехническим способом 106 путем глубокого рыхления полосами шириной 4-10 м, при этом, чем круче склон, тем меньше ширина полосы. При глубоком рыхлении (60-80 см) выпадающие атмосферные осадки просачиваются на большую глубину и этим самым создается запас влаги. Данная технологическая операция может выполняться рыхлителем навесным РН-80 в агрегате с трактором Т-130. Последующая обработка, с целью рыхления верхнего слоя почвы, состоит в дисковании выпускаемыми в настоящее время дискаторами. Лучшие результаты имеют место при применении плуга-рыхлителя ПРН-40 (рис. 3), который производит обработку почвы в двух уровнях разными рабочими органами. Рис. 3. Плуг-рыхлитель ПРН-40: 1 – рама; 2 – корпус плуга; 3 – роторный рыхлитель; 4 – карданная передача; 5 – клиноременная передача; 6 – редуктор; 7 – глубокорыхлитель; 8 – опорное колесо; 9 – дисковый нож; 10 – механизм навески 107 Верхний слой толщиной 25-30 см подвергается интенсивному крошению, активному обороту как вниз, так и вверх по склону крутизной до 12º. За корпусом плуга и роторным рыхлителем установлен глубокорыхлитель, который рыхлит подпахотный слой на глубину до 65 см. Широко отваливанием распространенная почвенных бороздная пластов в подготовка стороны, почвы с применяемая в лесовосстановлении на вырубках в равнинных условиях, перенесена и на склоны крутизной до 20º (рис. 1е). Для этого разработан специальный плуг ПЛС-0,6 (рис. 4), в который в отличие от плуга ПКЛ-70 отвалы укороченные и за отвалами установлены прижимные ролики. Ролики снабжены устройством в виде груза-маятника, который за счет своей массы поворачивается в поперечно-вертикальной плоскости и при этом ролик, расположенный с нагорной стороны, прижимает пласт к поверхности почвы, не давая ему заваливаться обратно в борозду. Рис. 4. Плуг лесной для склонов ПЛС-0,6: 1 – лемешно-отвальный корпус; 2 – дисковый нож; 3 – груз-маятник; 4 – ролики прижимные; 5 - почвоуглубитель 3. Напашное террасирование и канавотеррасы На склонах крутизной 12-20º, не имеющих промоин и ложбин производят напашное террасирование (рис. 1б). Оно заключается в постепенном отваливании почвенных пластов с верхней по склону части 108 полосы на нижнюю. При этом полотно террасы покрывается рыхлым слоем почвы, что исключает его дополнительное рыхление и окультуривание. Для сооружения террас таким образом применяют плуги прицепные (П-5-35М «Труженик») и навесные общего назначения (ПЛН-4-35), а также плантажные (ППУ-50А, ППН-40 и ППН-50). Формирование горизонтального полотна террасы при напашном террасировании многокорпусными плугами происходит не только за счет отваливания пластов вниз по склону, но и за счет ухода корпусов плуга на разной глубине, когда задний корпус должен быть опущен на максимальную глубину, а передний на ½-1/3 глубины заднего, т.е. плуг должен иметь поперечный перекос относительно поверхности склона. Для этого в плугах имеются соответствующие регулировки. Число проходов, необходимых для образования террасы зависит от ширины полотна, крутизны склона и ширины захвата плуга, и составляет 5-8. Окончательное формирование полотна террасы и выемочного откоса производят грейдером или универсальным бульдозером. Канавотеррасы (рис. 1в) имеют сложный профиль, затрудняющий механизировать посадку культур и уход в них. Поэтому они выполняются вручную. Канавотеррасы нарезают большей частью на мелкоконтурных участках, применяя для этого плуг комбинированный лесной ПКЛ-70 с одноотвальным корпусом и траншеекопатель горный ТКГ-1-35, агрегатируемые с крутосклонным трактором ДТ-75К. Траншеекопатель горный ТКГ-1-35 (рис. 5) выполнен таким образом, что у него передняя часть отвала вместе с лемехом закреплена вертикальной поворотной стойкой и может с помощью гидропривода поворачиваться в горизонтальной плоскости, занимая право – или левоотваливающее положение. Справа и слева от передней части отвала размещены два крыла (правое и левое). В результате, в зависимости от направления движения агрегата поперек склона, образуются право – или левооборачивающие лемешно-отвальные поверхности и этим самым исключаются холостые ходы. 109 Рис. 5. Траншеекопатель ТКГ-1-35: 1 – опорное колесо; 2 – лемех; 3 – передняя часть отвала; 4 – крыло; 5 – опорное коническое колесо; 6 – механизм регулирования глубины 4. Выемочно-насыпное террасирование Выемочно-насыпные террасы (рис. 6) нарезаются на склонах крутизной 20-40º и являются действенным технологическим средством по улучшению использования склоновых земель и по защите почв от водной эрозии. Террасы прокладывают строго по горизонталям местности. 110 Рис. 6. Профиль поперечного сечения выемочно-насыпной террасы: В – ширина полотна; L – ширина всей террасы по длине склона; Е – ширина полотна в зоне выемки грунта; Н – глубина заложения террасы; h – высота выемочного откоса; α – угол склона; α – угол склона; ψ – угол наклона насыпной части террасы (угол естественного откоса грунта); β – угол выемочного откоса. СD – выемочный откос; АЕ – насыпной откос; EFC – полотно террасы Террасы на склонах размещают горизонтально. Продольный уклон полотна террасы не должен превышать 1,5º. Работы по террасированию начинают с верхней части склона, так как в процессе формирования террасы происходит падение глыб, камней, что при обратной очередности вызовет дополнительные работы и затраты на восстановление полотна нижних террас. В верхней части террасируемого склона необходимо прокладывать нагорную канаву с продольным уклоном 0,001-0,003 для отвода избытка осадков. Вокруг участка должны быть проложены пути подъезда. Боковые 111 дороги одновременно используются для разворота агрегата и переезда с одной террасы на другую. В настоящее время для нарезки ступенчатых террас в основном используют универсальные бульдозеры, в которых отвал установлен под углом к направлению движения и террасеры секционный ТС-2,5 в агрегате с тракторами класса 30 кН (ДТ-75М) и ТК-4М для каменистых почвогрунтов в агрегате с тракторами Т-130 и Т-170. Общей особенностью этих машин является то, что они по своим возможностям и по прочности конструкций не могут за один проход полностью срезать и переместить в сторону (вниз по склону) слой почвы, необходимы для сформирования полного профиля террасы. Поэтому нарезку террас они осуществляют за счет серии возвратнопоступательных движений, количество которых зависит от крутизны склона, физико-механических свойств и каменистости почв и тягово-технических данных агрегата. Террасер секционный ТС-2,5 (рис. 7) служит для устройства террас с полотном шириной 2,5 м на горных и овражно-балочных склонов крутизной до 35º. Составные части: толкающая рама, основной и подвижный отвалы, опорное колесо, боковая пята, рыхлительные зубья и механизм управления. Подвижный отвал вместе с опорным колесом и боковой пятой расположен с правой стороны основного отвала и управляется отдельно от последнего. 112 Рис. 7. Террасер секционный ТС-2,5: 1 – толкающая рама; 2 – основной отвал; 3 – рыхлительная лапа; 4 – подвижный отвал; 5 – опорное колесо; 6 – упорная лыжа; 7 – гидроцилиндр управления подвижным отвалом; 8 – толкатель; 9 – гидроцилиндр опорного колеса; 10 – центральный гидроцилиндр подъема и опускания террасера При заезде агрегата на трассу будущей террасы подвижный отвал опускают на 20-30 см ниже основного, а опорное колесо на такую же высоту поднимают относительно ножа основного отвала. При движении вперед подвижный отвал образует канаву, по которой перемещается правая, т.е. нагорная гусеница трактора. В результате поперечный наклон трактора резко уменьшается, что повышает устойчивость его. Пройдя вперед 8-15 м, агрегат совершает обратное движение, включив задний ход, при этом рыхлительные зубья под действием реакции почвы заглубляются на 10-15 см и рыхлят, подготавливая почву к очередному проходу вперед. При последнем проходе 113 подвижной отвал фиксируется на одном уровне с основным и машина, двигаясь по всей длине гона, окончательно формирует террасу. Террасер для каменистых почв ТК-4М (рис. 8) предназначен для устройства террас с шириной полотна 3,5-4 м, а также для строительства грунтовых дорог и подъездов к различным объектам на горных склонах. Рис. 8. Террасер для каменистых почв ТК-4М: 1 – резец; 2 – нож-откосник; 3 – сменный нож отвала; 4 – отвал; 5 – короб жесткости; 6, 7, 12 – проушины для присоединения к гидроцилиндрам; 8, 11 – толкающие брусья рамы; 9 – монтажная стойка; 10 – проушины толкающей рамы для присоединения к трактору; 13 – раскос; 14 – рыхлительные лапы Строительство начинают с устройства дороги-подъезда, располагая ее под углом не более 10-12º к горизонтали. Затем приступают к устройству террас. Технология аналогична работе террасера секционного ТС-2,5. Производительность агрегатов при террасировании склонов можно рассчитывать по формуле: где - рабочая скорость движения террасера (0,9-2,2 км/ч для ТС-2,5 и 0,6- 0,8 км/ч для ТК-4М); Т – время смены, ч; 114 - коэффициент использования рабочего времени смены ( =0,8-0,85); террасы, м; - ширина полотна нарезаемой - расстояние между террасами, м; - число проходов агрегата при нарезке террасы (2-4 при крутизне склонов до 20º и 4-8 при крутизне склонов свыше 20º). При освоении склонов под лесные культуры расстояние между террасами =3-8 м. С увеличением крутизны склона расстояние возрастает. Оборудование для корчевки и террасирования ОКТ-3 (рис. 9) предназначено для террасирования склонов крутизной до 30º с одновременной корчевкой пней на вырубках в горных лесах. ОКТ-3 навешивается на трактор Т-130МГ-1. Рис. 9. Оборудование корчевально-террасерное ОКТ-3: 1 – отвал основной; 2 – отвал подвижный; 3 – корчующий зуб; 4 – раскалывающе-подрезающий зуб; 5 – гидроцилиндр управления подвижным отвалом; 6 – гидроцилиндр управления террасером в целом; 7 – рама Подвижный отвал, как и у террасера ТС-2,5 служит для вырезания грунта из-под верхней по склону гусеницы трактора и формирования 115 выемочного откоса террасы, а также дополнительно для корчевки пней, находящихся на трассе террасы; вместе с основным отвалом – для полосной расчистки вырубок, сгребания выкорчеванных пней и порубочных остатков в валы, планировочных работ при ремонте лесовозных работ, очистки от снега и завалов, отсыпки запруд и насыпей. Наличие подвижного отвала, оборудованного раскалывающим зубом и подрезающим ножом позволяет корчевать крупные пни разных пород частями в несколько приемов. Диаметр корчуемых пней до 60 см. Ширина расчищаемой полосы не менее 3,0 м, а полотна террасы 3,5-4,0 м. Для глубокого рыхления сильнокаменистых почв на террасах с шириной более 3 м и на склонах до 12º применяют оборудование рыхлительное навесной ОРН-2,5 (рис. 10). На раме установлены пять рыхлительных зубьев, три их которых работают при движении агрегата вперед и два зуба – при движении назад. Двухрядная расстановка зубьев и их поочередная работа в зависимости от направления движения агрегата (вперед и назад) равномерно загружают трактор. Рис. 10. Оборудование рыхлительное навесное ОРН-2,5: 1 – рама; 2 – поворотный кронштейн; 3 – рыхлительная лапа; 4 – открылки; 5 – поперечная тяга; 6 – проушины для присоединения гидроцилиндров; 7 – монтажная стойка; 8 – проушины для присоединения к трактору 116 5. Подготовка почвы на мелкоконтурных участках горных массивов В условиях мелкоконтурных участков, сильноизрезанности горных склонов применение обычных тракторных агрегатов, выполняющих технологические операции в процессе непрерывного поступательного движения, поперек склонов, не предоставляется возможным, из-за крайне малой длины рабочих ходов и практически отсутствия пространства для маневрирования агрегатам. Выполнение таких работ, как нарезка борозд, канав-террас, полное рыхление и им подобные вдоль склонов недопустимо, так как в противном случае почва будет смыта водными потоками при таянии снега и ливневых осадков и останутся одни камни. Поэтому в этих условиях применяют технологию, основанную на дискретных способах подготовки почвы – в виде площадок и ям (лунок). Проведены исследования, площадкоделателей и разработаны ямокопатель. технологии Наибольшее и конструкции применение имеют площадкоделатели ОПГН-1 и ПНД-1, ямокопатель ЯС-2. Площадкоделатель ОПГН-1 и ямокопатель ЯС-2 относятся к орудиям циклического действия, подготавливающие площадки и ямы при остановленном тракторе, а площадкоделатель ПНД-1 – непрерывного действия, подготавливающий площадки при непрерывном движении трактора. Площадкоделатель ОПГН-1 (рис. 11) служит для строительства ступенчатых площадок с одновременным образованием посадочных лунок на горных и овражно-балочных склонах крутизной до 25º. 117 Рис. 11. Площадкоделатель ОПГН-1: 1 – рама; 2 – регулятор наклона рабочего органа; 3 – конический редуктор; 4 – рабочий орган; 5 – ножи; 6 – лункообразователь; 7 – карданная передача; 8 – навесное устройство При подготовке площадок агрегат движется по склону вниз. На месте устройства площадки агрегат останавливают, тракторист опускает машину и включает ВОМ трактора. Ножи рабочего органа вырезают с нагорной части почву, крошат и перемещают ее в насыпную (подгорную) часть будущей площадки, а кожух удерживает почву от разбрасывания. Диаметр площадки равен 1 м, глубина рыхления – до 0,2 м, диаметр лунки – до 0,5 м. Площадкоделатель непрерывного действия ПНД-1 (рис. 12) предназначен для подготовки почвы в виде ступенчатых площадок на овражно-балочных склонах крутизной до 20º. Устройство площадок начинается в верхней части склона, поскольку, рабочий ход агрегата протекает сверху вниз. При движении трактора вниз с включенным ВОМ кулачковые колеса площадкоделателя, перекатываясь по поверхности земли, обеспечивают периодическое заглубление и выглубление фрезерного барабана и расположенного за ним отвала. При заглублении фрезерный барабан рыхлит выемочную часть площадки, а отвал сдвигает разрыхленную почву, образуя полотно площадки. Нож – лункообразователь образует посадочную лунку, которая отвалом заполняется рыхлой почвой. Ширина площадок – 1 м, длина – 1,2 м, глубина лунки – 0,2 м. 118 Рис. 12. Площадкоделатель ПНД-1: 1 – трактор; 2 – карданная передача; 3 – кулачковое колесо; 4 – редуктор; 5 – отвал; 6 – фреза4 7 – ножлункообразователь Ямокопатель для склонов двухрядный ЯС-2 предназначен для подготовки посадочных мест под сеянцы и саженцы на каменистых почвах в горных условиях, может использоваться при закладке культур на террасах, при облесении мелкоконтурных участков на склонах крутизной до 20º. В ямокопателе установлены два бура с возможностью перестановки их, позволяющей ширину междурядий от 1,5 до 2,5 м через 0,25 м. Буры вращаются с частотой 70-90 мин-1. Перед началом работы рабочие органы предварительно устанавливают на требуемую глубину и величину междурядий. Движение агрегата может осуществляться как поперек, так и вдоль склона. Производительность 100-200 ям за час сменного времени. 119 Лекция № 10 – 4 часа МАШИНИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСЧИСТКИ ВЫРУБОК 1. Классификация площадей, занятых нежелательной растительностью Расчистка площадей от порубочных остатков, пней, корней, мелколесья и лесной растительности второстепенных пород производится в следующих случаях: - для подготовки площадок к выращиванию леса или посадочного материала; - для образования противопожарных разрывов и просек; - для прокладки трасс под осушительные каналы, дороги, линии электропередач, под строительство различных объектов; - передача лесной площади в сельхозпользование, для организации садовых кооперативов. С точки зрения выбора средств механизации площади, подвергающиеся лесорасчистке, можно разделить на четыре группы: 1. Площади, покрытые кустарником и мелколесьем высотой не выше 2 м и с наличием пней диаметром до 12-12 см. 2. Площади, покрытые молодняком из мягколиственных пород со средним диаметром стволов до 15 см и одиночными деревьями и пнями большего диаметра. 3. Вырубки разных лет с пнями и молодой древесно-кустарниковой растительностью. Количество пней – до 600 шт, от 600 до 800 шт и более на гектаре. 4. Площади, покрытые средневозрастными, приспевающими и спелыми насаждениями. 120 2. Способы и машины лесорасчистки Первая группа площадей может быть очищена от лесной растительности путем срезания кустарника и мелколесья специальными кусторезами или без срезания. Но в обоих случаях производится запашка кустарниковыми плугами ПКБ-56, ПБН-75, ПБП-2-54 с последующим измельчением пластов дисковыми боронами БДНТ-3,0, БДК-2,5, почвообрабатывающими фрезами ФБН-1,9. Вторую группу очищают путем срезания стволов деревьев диаметром до 15 см кусторезами, а большего диаметра – мотопилами. Срезанную древесную массу удаляют с площади – сдвигают в кучи и вывозят или измельчают мобильными мульчерами непосредственно на вырубках с равномерным распределением щепы по территории вырубки, обогащая этим самым почву органикой. Пни выкорчевывают, а лучше, понижают до уровня поверхности земли путем измельчения их машиной МУП-4. Третью группу вырубок освобождают от пней, корней и поросли второстепенных пород. Пни корчуют корчевателями КМ-1А, МРП-2А, ОРВ1,5 и корчевателями-собирателями Д-496, Д-513А и другими; поросль кусторезами ручными и тракторными. Четвертую группу площадей очищают тремя способами. Первый способ – валка деревьев с корнями и последующая трелевка. Валку деревьев осуществляют корчевателями и бульдозерами; трелевку – специальными трелевочными тракторами. Второй способ – валка деревьев мотопилами и тракторная трелевка. Остающиеся пни и корни удаляют теми же средствами, что и при расчистке площадей третьей группы. Третий способ – валка деревьев, обрезка сучьев и раскряжевка стволов на сортименты. Для этого применяют мотопилы, харвестеры и форвардеры. Расчистка вырубок производится как сплошная, так и частичная или полосная. Последняя технология имеет, начиная с конца 60-х годов прошлого 121 столетия, преимущественное применение. Частичная расчистка, по сравнению со сплошной менее затратна. При сплошной расчистке производят полное удаление порубочных остатков, валежника и пней, сваливания их в валы, размещенные по периметру вырубки и дополнительно на самой площади с последующей вывозкой, подготовкой почвы и другими технологическими операциями, связанными с выращиванием лесных культур. Технологический процесс включает следующие операции: - сбор и удаление порубочных остатков (подборщик сучьев ПС-2,4 в агрегате с трактором ЛХТ-55); - корчевка пней и сдвиг их в валы (корчеватели К-2А, КМ-1, МРП-2А и корчеватели-собиратели Д-210Г, Д-496, Д-513А); - вычесывание корней (корневычесыватель ВК-1,7, трактор ЛХТ-55 или ДТ-75М); - вспашка сплошная (плуги кустарниково-болотные ПКБ-2-54, ПБН-75, ПБН-100, тракторы ДТ-75М, Т-100МГС, Т-130); - разделка почвенных пластов (бороны дисковые тяжелые БДНТ-2,2, трактор ДТ-75М). В результате получают своего рода поле, свободное от древеснокустарниковой растительности, выровненную поверхность и хорошо разрыхленную почву. Затем, как правило, полученное поле используют под сельхозкультуры в течение двух лет, засевая овсом, смесью вика-овес. Почва обогащается азотом, стерилизуется от появления поросли лиственных второстепенных пород. Создаются условия для высокопроизводительного использования культуртехнических агрегатов; полной механизации всех технологических операций, в том числе рубок ухода; широкого применения тракторов общего назначения и различной сельскохозяйственной техники (плугов, культиваторов, опрыскивателей, опыливателей). Но эта технология требует первоначальных больших затрат. Это связано в основном с технологической операцией сплошного удаления пней 122 на вырубке. Производительность корчевателей низкая, в пределах 0,15-0,22 га/смену. По этой причине вместо сплошной расчистки перешли на частичную – полосами шириной 2,5-3,0 м с оставлением кулис между смежными полосами. Ширина кулис также 2,5-3,0 м. К недостаткам полосной расчистки вырубок можно отнести заполнение кулис удаляемыми с полос пнями и порубочными остатками, их быстрое зарастание неполноценной древесно-кустарниковой растительностью. По центрам расчищенных полос проводят подготовку почвы в виде двухотвальных борозд в условиях дренированных почв и микроповышений в условиях временно переувлажняемых почв. Следовательно, ширина междурядий составляет 5-6 м вместо 2,5-3 м в случае применения технологии сплошной подготовки почвы. Существенным недостатком является то, что механизированный уход в культурах возможен только при седлании агрегатом рядка растений, т.е. в первые два года после посадки, когда дорожный просвет трактора и агрегатируемого с ним культиватора не превышает высоту культур. По этой причине механизированный уход прекращается и продолжают уход вручную с помощью моторизированных кусторезов. В итоге культуры затеняются растительностью, находящейся в кулисах и большей частью гибнут. Сохранность культур сосны не превышает 50 %, а культур дуба всего лишь 17-23 %. В то время, когда применялась сплошная расчистка вырубок и сплошная подготовка почвы, сохранность культур составляла не менее 87 %. Современный научно-технический прогресс позволяет отказаться от полосной технологии расчистки вырубок и возвратиться к технологии сплошной расчистки и подготовки почвы на качественно новом уровне. Этот уровень характеризуется, с одной стороны, малыми затратами, с другой стороны, высокими показателями качества и технологичности создаваемых лесных культур. Суть новой прогрессивной технологии состоит в сплошном удалении надземной части пней и сплошной обработки почвы. Эта технология 123 реализуется при применении машины для удаления пней МУП-4 и бороны дисковой клавишной БДК-2,5. 3. Технология удаления кустарника и поросли нежелательной растительности Удаление кустарника и нежелательной растительности производится различными способами: - срезание надземной части, сбор и вывоз; - фрезерование и измельчение надземной части или надземной вместе с корнями и почвой с оставление на месте; - резание на отдельные фракции с оставлением на месте для перегнивания. Первый способ осуществляется кустарниками с пассивными и активными рабочими органами на тракторной тяге и ручные с индивидуальным двигателем внутреннего сгорания (мотокусторезы). К кусторезам с пассивным рабочим органом на тракторной тяге относятся кусторезы Д-514А, ДП-24 и другие. Наибольшее применение находит ДП-24, в качестве базовой машины которого используется трактор Т-130.1.Г-1. Рабочий орган ДП-24 (рис. 1) представляет собой клинообразный отвал, в нижней части которого прикреплены ножи, а в передней части отвала металлический клык, предназначенный для раскаливания встречающихся на пути движения пней диаметром до 15-18 см. Отвал с ножами скользит по поверхности почвы, срезая при этом мелкие деревья и кустарники, укладывая их по обе стороны в валы. Образовавшиеся валы древесно-кустарниковой массы убирают с территории подборщиком сучьев ПС-2,4Г. Лучшие результаты достигаются при удалении древеснокустарниковой растительности в подмороженном состоянии, т.е. поздней осенью, когда земля промерзает до 10 см. 124 Рис. 1. Кусторез ДП-24: а – устройство; б – схема сил, действующих на кусторез; 1 – ограждение трактора; 2 – гидроцилиндры; 3 – каркас; 4 – отвал; 5 – вертикальный нож; 6 – горизонтальные взаимозаменяемые ножи; 7 – шаровая головка; 8 – универсальная толкающая рама; 9 – гидронасос привода заточного приспособления; 10 – шаровая втулка; 11 - трактор Из рабочих вертикальной оси органов активного вращения действия, известны дисковые установленных пилы, диски, на с закрепленными на них горизонтальными ножами, цепи, которые под действием центробежных сил устанавливаются радиально и производят рубку. К срезающим рабочим органам относятся сегментные рабочие органы, которые при поступательном движении агрегата совершают возвратнопоступательное движение в поперечной плоскости и срезают растительность на 8-10 см от поверхности земли. Наряду с тракторными кусторезами широко применяются ручные моторизованные кусторезы и бензопилы фирм «Штиль» (ФРГ) и Хускварна (Швеция). Второй и третий способы по сравнению с первым более экологичны и экономичны. При фрезеровании стволовая часть растительности превращается в щепу и другие мелкие фракции разбрасываются на обрабатываемой территории. Затем они перегнивают и обогащают почву питательными элементами. На кафедре выполнена диссертационная работа, в которой предложено устройство, измельчающее не только надземную часть, но и корневую систему, тщательно перемешивая с почвой, что ускоряет превращение щепы в органическое удобрение. 125 Технологический процесс по второму способу выполняется рабочими органами, вращающимися на горизонтальной оси. К ним относятся кусторезы-осветлители КОГ-2,3, КОМ-2,3, КОН-2,3, КО-1,5, в которых рабочий орган выполнен в виде цилиндрических фрез, состоящих из вала и ножей, установленных вдоль вала (по типу электрорубанка). Фрезерный вал приводится во вращение от переднего ВОМ трактора. Кусторез КОГ-2,3 агрегатируется с трактором ЛХТ-55, КОМ-2,3 (рис. 2) и КОН-2,3 с тракторами МТЗ-80/82. Кусторез КО-1,5 устанавливается на самоходное шасси Т-16М. Рис. 2. Кусторез-осветлитель КОМ-2,3: 1 – боковой ВОМ трактора; 2 – карданный вал; 3 – опора подшипника; 4 – боковая балка рамы; 5 – центральная балка рамы; 6 – рабочий орган (фреза); 7 – трубчатое ограждение; 8 – щит-отражатель; 9 – ограждение; 10 - трактор Рубщик коридоров роторный РКР-1,5 предназначен для осветления культур дуба с междурядьями не менее 3 м. В РКР-1,5 применен рабочий орган в виде барабана с ножами молоткового типа, который при вращении измельчает поросль и равномерно разбрасывает ее по поверхности почвы. В настоящее время для измельчения поросли широко применяют мобильные мульчеры как отечественной, так и зарубежной конструкции. Мульчеры способны измельчать не только поросль, но и молодняк древесных пород и деревья диаметром до 35 см. 126 Третий способ реализован в конструкции катка-осветлителя КОК-2 и в катке универсальном КУЛ-2 (рис. 3), агрегатируемые с трактором ЛХТ-55 на фронтальной (передней) навеске. Рабочий орган выполнен в виде барабана, на поверхности которого закреплены ножи под углом к образующей цилиндр. Во время движения каток вращается, сгибает поросль и ножами перерезает ее на фракции. Рис. 3. Каток-осветлитель КОК-2М КУЛ-2, в отличие от КОК-2, двухбарабанный с промежутком между ними. Такая конструкция позволяет применять КУЛ-2 для ухода в культурах в первые 2-3 года после посадки. Способы и технология удаления пней Способы удаления пней: - лесоводственно-биологический; - химический; - взрывной; - огневой; - механический. Лесоводственно-биологический – разрушение во времени, заражение грибками и бактериями. Огневой и взрывной применяют при освоении ограниченных площадей по строительству промышленных объектов, дорог, каналов и др. При химическом способе используют химические препараты, разрушающие древесину. 127 Основной способ удаления пней – механический, осуществляемый специальными машинами. К ним относятся корчеватели рычажные К-1А, К2А, КМ-1, МРП-2А, ОРВ-1,5, ОКТ-3; корчеватели-собиратели Д-210Г, Д513А, Д-49,6, КСП-20 и др.; корчеватели-измельчители МДП-1,5, МУП-4 и МПП-75; выкопочно-роторные корчеватели КНД-1.1; виброкорчеватели, экскаваторы, катковые измельчители, мульчеры. Корчеватели-собиратели (рис. 4) представляют собой отвал, соединенный с толкающей рамой, в нижней части которого установлены от 5 до 7 корчующих зубьев. Отвал в горизонтальной плоскости неповоротный. Выполняемый ими технологический процесс включает выдергивание или вытягивание пня из почвы и трелевка его к месту складирования в виде валов по периметру участка и непосредственно на участке. Диаметр корчуемых пней до 40-45 см. Рис. 4. Корчеватель-собиратель МП-7А: 1 – зубья, 2 и 5 – уширители; 3 – отвал; 4 – балка; 6 и 8 – гидроцилиндры; 7 – толкающая рама трактора Корчеватели (рис. 5) отличаются от корчевателей-собирателей следующими признаками: количество зубьев 1-3, отвал поворотный, выкорчеванные пни только сталкивают в сторону, но не трелюют; развивают большие усилия и поэтому корчуют пни диаметром до 60 см. 128 Рис. 5. Корчевальная машина КМ-1А: а – схема; б – силы, действующие на рабочий орган; в – способы корчевки; 1 – базовый трактор; 2 – кронштейны; 3 – гидроцилиндры подъема и опускания рамы; 4 – гидроцилиндры поворота рабочего органа; 5 – рама; 6 – отвалы; 7 – шарнир; 8 – рабочий орган; 9 – цепь Наибольшее распространение в нашей стране из корчевателей имеют корчевальная машина КМ-1, машина для расчистки вырубок МРП-2А и оборудование ОРВ-1,5 (рис. 6), агрегатируемые с лесохозяйственным тракторам ЛХТ-55. Количество корчуемых зубьев соответственно 3, 2, и 1, поворот которых осуществляется гидроцилиндрами. Рис. 6. Орудие для расчистки вырубок ОРВ-1,5: 1 – клиновидный отвал; 2 – корчевальное устройство (клык-нож); 3 – гидроцилиндры корчевального устройства 129 В МРП-2А и ОРВ-1,5 зубья объединены с клинообразным отвалом в нижней части которых установлены горизонтальные ножи. С помощью ножей производится перерезание корней на уровне поверхности почвы. Существуют три способа корчевания пней (рис. 5в): 1. За счет толкающего усилия при поступательном движении агрегата при заглубленном положении зубьев (положение I) пень выкорчевывается, если горизонтальная составляющая толкающего усилия трактора будет больше сил сопротивления корней разрыву и смятию почвы и сдвигу пня вместе с почвой. Обычно этим способом корчуют пни малого диаметра (до 20-25 см) и с поверхностной корневой системой. 2. После заглубления зубьев в почву и подведения их под пень (положение II) тракторист – оператор, продолжая поступательное движение агрегата вперед, включает гидроцилиндры на подъем корчевального оборудования. При данном способе действуют суммарная сила вертикальной и горизонтальной составляющих. Сопротивление пня корчеванию подсчитывают по формуле Верховского: , кН где Dпн – диаметр пня, см; q – коэффициент пропорциональности, q = 0,05-0,06 для пней березы, осины, пихты. 3. Зубья корчевателя подводятся под пень и продолжая их поворот пень выталкивается на поверхность (положение III). Данный способ реализован в конструкции корчевальной машины КМ-1. Чаще всего на практике применяют второй комбинированный способ, при котором мощность двигателя трактора реализуется через его движители и гидросистему. В результате достигаются более полное использование мощности современных энергонасыщенных производительности корчевального агрегата. 130 тракторов и повышение Существует четвертый способ, при котором пень удаляется вместе с деревом при валке последнего. При этом способе тракторист – оператор поднимает корчевальное оборудование на максимальную высоту и нажимает на ствол дерева, создается опрокидывающий момент, под действием которого ствол наклоняется, затем падает, корни обрываются. После этого бензомоторной пилой отделяют ствол от пня и производят удаление их с разрабатываемой территории. Корчевание пней большого диаметра с мощной корневой системой производится с нескольких заходов агрегата с разных сторон пня. Происходит постепенный отрыв корней или отрыв корневых лап от пня. Пни твердолиственных пород оказывают наибольшее сопротивление разрыву корней и касательной силы тяги, развиваемой движителями трактора недостаточно, что приводит к буксованию гусеничных лент или колес, образованию колеи, разрушению структуры почвы. После удаления такого пня остается площадь вокруг подпневой ямы в радиусе до 7-10 м, истерзанная глубокой колеей. Вместе с пнями удаляется почва массой, превышающей массу пня в 1,5-2 раза. В результате происходит обеднение почвы. Производительность корчевателей и корчевателей-собирателей низкая, всего лишь 0,15-0,23 га/смену. За рубежом распространены корчеватели с грейферными захватами и вибраторами. Они работают по принципу вертикального извлечения пней. Грейферный ковш может быть выполнен с зубьями и без них и снабжен вибратором. В случае применения зубьев, последние подводятся под пень одновременно с разных сторон, включаются гидравлические домкраты и вибратор и пень извлекается. Если грейфер снабжен ножами, то происходит подрезание корней пня. Пень извлекается вместе с комом земли. Применение вибрации обеспечивает очистку пня от почвы, лучше заглубляет зубья под пень. 131 Однако утилизации извлечение их. Из-за пней любым способом удаленности мест создает корчевания проблему пней от перерабатывающего производства делает экономически нецелесообразным их сбор и транспортировку. Сбор и оставление их в кучах и валах выводит из хозоборота большие площади, они являются резерватами вредителей не только леса, но и растениеводства и снижают противопожарную безопасность. Поэтому все больше с каждым годом получает распространение технология утилизации путем превращения пней в стружку, разбрасывание и перемешивание стружки с почвой, обогащая ее органикой. Применяют для этого фрезы, мульчеры и другие им подобные измельчители. Характерными признаками измельчителей фрезерного типа являются большая энергоемкость, существенные затраты времени и низкая производительность. Энергоемкость является функцией степени измельчения. И чем тверже древесины, тем ниже производительность. Это наиболее проявляется при измельчении пней дуба. Древесина дуба по своим физико-механическим свойствам превосходит все остальные породы. Предел прочности при сжатии вдоль волокон равен 30,5 МПа, статическом изгибе – 66,5 МПа, растяжении вдоль волокон – 94,6 МПа и твердость – 39,2 МПа. Незначительно ему уступают клен и бук. Все виды древесных пород обладают малым сопротивлением скалыванию вдоль волокон. При радиальном и тангенциальном скалывании сопротивление составляет соответственно: для дуба – 7,5 и 8,8; клена – 8,2 и 8,8; липы – 5,5 и 4,9; осины – 3,5 и 4,9; сосны – 4,2 и 4,4; ели – 4,0 и 4,3 и березы – 4,9 и 5,8 МПа. Сопротивление скалыванию меньше сопротивления растяжению для дуба в 10,7-12,8; клена – 10,2-11,0; березы – 21,4-25,3; осины – 18,9-26,6 раза. Все это убедительно говорит о тех преимуществах, которые можно получить, применив рабочие органы, разрушающие пни за счет ударного 132 скалывания вдоль волокон в тангенциальном направлении. В этом случае процесс измельчения пней будет неэнергоемким и обеспечит высокую производительность. Именно этот технологический процесс положен в конструкцию машины для удаления пней МУП-4. Машина МУП-4 (рис. 7) представляет собой агрегат из трактора ЛХТ55 и оборудования на нем в заводских условиях и состоящего из рабочего органа (ротора) 1, стрелы 6 длиной 4 м, гидроцилиндров 8 для поворота стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Механизм привода ротора включает раздаточную коробку 3, карданную передачу 4. Внутри полой стрелы проходит вал 7, передающий крутящий момент на редуктор 2. Рабочий орган представляет собой ротор в форме усеченного конуса, установленного под углом таким образом, чтобы образующая конуса занимает вертикальное положение. На поверхности конуса по винтовой линии размещены скалывающие ножи, на нижнем основании – подрезающие резцы. Рис. 7. Машина МУП-4 В процессе работы агрегат движется по намеченной трассе и периодически делает остановки перед пнями на расстоянии до них в пределах длины вылета стрелы. После остановки оператор включает ВОМ трактора, приводя ротор во вращение, а затем с помощью гидроцилиндров переводит из транспортного положения в рабочее, осуществляет поворот стрелы в горизонтальной плоскости, подводя ротор к боковой стороне пня на высоте 5 см от поверхности земли, и продолжая движение стрелы 133 превращает пень в щепу, разбрасывая ее в радиусе до 30 м. После удаления группы пней агрегат переезжает к следующей группе и процесс повторяется. Достоинством машины МУП-4 является то, что в ее конструкцию положен технологический процесс, основанный на использовании сопротивления пня скалыванию вдоль волокон, что в кратное число раз меньше сопротивления древесины разрыву. А это делает агрегат высокопроизводительным. Дробление пней происходит в течение 45-60 секунд вместо нескольких минут (3-5), которые необходимы для обычных рычажных корчевателей. Понижение пней до поверхности земли значительно повышает машинизацию технологического процесса лесовосстановления на вырубках, снижает динамические нагрузки на рабочие органы и конструкции в целом плугов, борон, культиваторов и лесопосадочных машин; улучшает качественные показатели и эргономику труда обслуживающего персонала. Выполненные в ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова и разработка на их базе бороны дисковой клавишной БДК-2,5 (рис. 8) позволили решить проблему механизированной подготовки почвы на вырубках с пониженными пнями. В качестве рабочих органов приняты усиленные сферические диски диаметром 710 мм и толщиной 10 мм, объединенные в четыре батареи по три диска в каждой. Батареи шарнирно соединены с рамой независимо друг от друга. Если одна из батарей наезжает на подземную часть пня, то она выглубляется, перекатывается и затем снова возвращается в рабочее положение. Глубина обработки почвы составляет 15-17 см. 134 Рис. 8. Борона дисковая клавишная БДК-2,5 Двухкратная обработка вырубки в течение сезона сразу после понижения пней во взаимно перпендикулярных направлениях уничтожает порослевую способность появления и роста такого древесного «сорняка», каким является осина. Это является положительным фактором в сохранности культур главной породы, поскольку отпадает необходимость в проведении осветления. Ширина захвата бороны БДК-2,5 составляет 2,5 м и это позволяет использовать ее для ухода в культурах с шириной междурядий 3,0 м в течение необходимого количества лет, в зависимости от природноклиматических условий. При этом агрегат постоянно работает по схеме вписывания между рядами, т.е. в междурядьях. 135 Лекция № 11 – 4 часа ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОМЛЕКТОВАНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ (МТА) 1. Понятие, типы и состав МТА Машинно-тракторным агрегатом называется совокупность трактора с одной или нескольких рабочих машин, соединенных с трактором непосредственно или же при помощи сцепки. В зависимости от вида соединения трактора с рабочими машинами различают следующие типы агрегатов: прицепной, навесной, полунавесной и гидрофицированный. В прицепных агрегатах рабочая машина соединена с трактором в одной точке и имеет свою ходовую часть, на которую передается вся масса машины. В навесном агрегате вся масса машины передается на ходовую часть трактора, а имеющиеся колеса (колесо) служат для установки рабочих органов на требуемую глубину или же привода в движении механизмов машины (посадочного аппарата, высевающего аппарата). В полунавесных агрегатах рабочие машины соединяются с трактором специальными навесками в трех или двух точках. Гидрофицированные агрегаты в своем составе имеют прицепные машины, на которых установлены гидроцилиндры для управления рабочими органами машины из кабины трактора. В широкозахватных агрегатах машины агрегатируются при помощи сцепок, оборудованных гидрофицированными устройствами. МТА бывают простые и комбинированные. Простые агрегаты составлены из одинаковых машин (из плугов – пахотный агрегат, из сеялок – посевной агрегат), комбинированные – из разных машин (плуг и бороны и т.п.). Комбинированные агрегаты одновременно выполняют несколько 136 операций, сокращают сроки выполнения работ, количество тракторов, снижают затраты труда и экономят горючее. При составлении тракторных агрегатов необходимо: - исходить из агротехнических требований, выполнения работ в оптимальные сроки и с высоким качеством; - обеспечить рациональное использование мощности двигателя и тягового усилия трактора при максимальной производительности и экономичности; - предусмотреть необходимую проходимость и маневренность; - создать условия для нормальной работы последующих машиннотракторных агрегатов; - обеспечить удобство и безопасность для обслуживающего персонала. При составлении агрегата машину в зависимости от ее конструкции и условий работы соединяют одним из следующих способов (рис. 1) навеской на трактор или самоходное шасси; навеской на трактор или полунавесную сцепку; прицепкой к трактору или прицепкой к сцепке. Рис. 1. Основные схемы расположения навесных машин в агрегате: а) задняя навеска; б) навеска машин или отдельных рабочих органов между передними и задними колесами самоходного шасси; в) передняя навеска; г) навесная задняя схема; д) задняя и две боковые навески с применением полунавесной сцепкой; е) передняя и две боковые навески 137 Машинно-тракторный агрегат считается выбранным правильно, если сила тяги трактора используется в пределах 0,85-0,95 (85-95%). Правильность выполнения расчета агрегата оценивается коэффициентом использования силы тяги: , где - полное сопротивление агрегата; - сила тяги трактора на выбранной передаче. Значение Кисп˃0,95 не должно быть, так как в этом случае трактор не сможет преодолевать временно возникающие перегрузки при встрече с препятствиями. В противном случае двигатель трактора заглохнет. При значении Кисп˂0,85 тяговое усилие трактора используется нерационально. Обеспечить значение Кисп не менее 0,85 возможно путем использования следующих вариантов агрегатирования: - увеличить рабочие скорости, если это не противоречит требованиям высокого качества выполнения технологической операции и позволяют условия работы; - увеличить ширину агрегата путем введя в состав агрегата большее количество машин, применив сцепку, или заменив машину на другую того же назначения, но большей ширины захвата; - ввести в состав агрегата трактор меньшего класса тяги. 2. Расчет тягового усилия трактора Тяговое усилие трактора определяют по формуле: (1) где – эффективная мощность двигателя трактора, кВт; η – К.П.Д. трансмиссии трактора, 0,85-0,95; V – рабочая скорость перемещения агрегата, км/ч; – сила тяжести трактора, =Qтр·ɡ, кН; 138 Qтр – масса трактора, кг; ɡ – ускорение свободного падения, ɡ = 0,98 м/с2; – коэффициент сопротивления перекатыванию трактора; – уклон местности (тангенс угла подъема местности). Знак «+» при движении на подъем; «-» – под уклон, тяговое усилие трактора рассчитывается по формуле (1) в том случае, если отсутствует буксование ходовой части. Поскольку тракторные агрегаты в большинстве своем работают на обработанных (вспаханных, культивированных) почвах, то не всегда полностью может быть реализована эффективная мощность двигателя. Особенно это касается колесных тракторов. В этом случае тяговое усилие трактора рассчитывается по формуле: (2) где – сцепная сила тяжести трактора, равная той части ее, которая приходится на движители. Для гусеничного трактора и колесного трактора со всеми ведущими колесами ведущим мостом , а для колесных тракторов с одним = , кН; μ – коэффициент сцепления движителей трактора с почвой. Из двух полученных значений и выбирают меньшее и дальше производят агрегатирование. Возможны случаи, когда рассчитанное тяговое усилие трактора может быть больше, характеризующей тяговый класс трактора, для которого оно определяется. Например, при расчете посадочного агрегата, где скорость поступательного движения ограничена до 1,8-2,2 км/ч, усилие трактора ДТ-75М будет в пределах 40-50 кН, что больше указанной в технической характеристике 30 кН. В этом случае ограничивается величиной тягового класса трактора, то есть 30 кН. 139 3. Тяговое сопротивление основных лесохозяйственных машин и орудий Сопротивление, возникающее при перемещении лесохозяйственных машин и орудий под воздействием тягового усилия трактора, называется тяговым или рабочим сопротивлением. Тяговое сопротивление машин и орудий изменятся в широких пределах и зависит от наличия в лесных почвах корней, порубочных остатков и других древесных включений, а также от изменения хода рабочих органов и т.д. Оно является одним из важных эксплуатационных показателей ЛХМ и складывается из следующих основных величин: - сопротивления от сил трения качения ободьев колес о почву, сил трения скольжения рабочих поверхностей машин об обрабатываемый материал и сил трения между отдельными механизмами машин, Rтр; - сопротивления резания и крошения обрабатываемого материала, Rр.к.; - сопротивления, затрачиваемого на отбрасывание отдельных частиц обрабатываемого материала, Rк.э.; - сопротивления подъему, Rпод; - сопротивления сил инерции, возникающих при непрерывном движении машины, Rс.и. Таким образом, баланс сопротивления машин выражается в следующем виде: , кН (3) Корчевание пней. Сопротивление пня свежей вырубки , кН где (4) – опытный коэффициент, принимаемый для осины – 0,05; для пихты и березы – 0,06; для сосны – 0,07; D – диаметр корчуемого пня, см. 140 При работе корчевальной машины с опущенными зубьями в почву рабочее сопротивление рассчитывается по формуле: , Н (5) где – масса корчевальной машины, кг; ɡ – ускорение силы тяжести, м/с2; ƒ – коэффициент сопротивления перемещению корчевальной машины; Kk – коэффициент сопротивления корчеванию, учитывающий разрыв корней, трение их о почву при извлечении пня и рыхление почвы K=5-50 Н/см2; – глубина погружения зубьев в почву; зависит от диаметра пня d и породы. При d=24-28 см, ɑ=20-30 см; при d=28-32 см, ɑ=30-50 см; В – ширина захвата отвала корчевальной машины, см; – коэффициент полноты рыхления за счет расстояния между зубьями, = 0,40-0,75; Gп – сила тяжести перемещаемого отвалом пня и грунта, Gп = 3000-4000 Н; – коэффициент сопротивления перемещению пня, грунта =0,4-0,7. Срезание кустарника. Тяговое сопротивление кустореза с пассивным рабочим органом при работе с опущенным отвалом, скользящим по поверхности почвы на полозках, определяется по формуле: ,Н где (6) – масса кустореза, приходящаяся на полозки, кг; ɡ – ускорение силы тяжести, м/с2; – количество перерезаемых стволиков ножом; – средний диаметр перерезаемых ножом стволиков, см; – коэффициент, учитывающий неоднородность процесса стволиков; – коэффициент сопротивления резанию; – коэффициент сопротивления перемещению кустореза. 141 резания Удаление порубочных остатков. Очистка вырубок от валежника, порубочных остатков и т.п. осуществляется подборщиком сучьев, тяговое сопротивление которых рассчитывается по формуле: ,Н где (7) – масса подборщика сучьев, кг; – масса перемещаемой пачки порубочных остатков и сучьев, Мпач =700- 1200 кг; – коэффициент сопротивления перемещению подборщика с пачкой, =1,2-1,75; – удельное сопротивление рыхления грунта, =9-19 Н/см2; ɡ – ускорение силы тяжести, м/с2; – глубина рыхления грунта, см. Основная подготовка почвы. Для основной подготовки почвы применяют различные виды плугов, тяговое сопротивление которых зависит от физикомеханических свойств почвы, а также от ее влажности, степени задернения, наличие различных механических включений, глубины вспашки, ширины захвата плуга, формы и состояния рабочей поверхности лемеха и отвала, массы плуга, его скорости движения и т.п. При работе плуга на открытых площадях и на раскорчеванных вырубках его тяговое сопротивление рассчитывается по формуле В.П. Горячкина: ,Н где – масса плуга, кг; ɡ – ускорение силы тяжести, м/с2; – коэффициент трения почвы о металл; – удельное сопротивление почвы, Н/см2; – глубина вспашки, см; b – ширина захвата корпуса плуга, см; 142 (8) n – количество корпусов в плуге; – коэффициент динамической пропорциональности, Н·с2/м4; V – рабочая скорость движения, м/с. Коэффициент fтр зависит от типа и ее влажности и принимается равным 0,25-0,8; удельное сопротивление почвы может быть принято: для легких почв - =2,0-3,5 Н/см2; для средних - =5,6-8,0 Н/см2; для очень тяжелых - =3,6-5,5 Н/см2; для тяжелых - ˃0,8 Н/см2. Для практических расчетов тяговое сопротивление плуга определяют по упрощенной формуле: ,Н (9) где K – удельное сопротивление плуга, Н/см2. Оно на 20 % выше, чем удельное сопротивление почвы, т.е. K=1,2 . При работе плуга на вырубках, особенно на нераскорчеванных, где в почве находится большое количество корней, в формулу В.П. Горячкина введено еще одно слагаемое, учитывающее сопротивление, вызванное перерезанием корней в почве. В упрощенном виде формула (9) имеет вид: ,Н (10) μ – удельное усилие для разрыва корней, μ=200-300 Н/см2 в зависимости от породы деревьев; Δ – площадь поперечного сечения корней, находящихся в пахотном слое, которая в среднем составляет Δ=2-5 % от суммарной площади, определяемой как произведение « · ». Удельное сопротивление почвы на вырубках составляет Kп =8-12 Н/см2. Тяговое сопротивление канавокопателей. Для основной подготовки почвы под посадку лесных культур на избыточно увлажненных почвах и при прокладке осушительных канав применяются плуги-канавокопатели, тяговое сопротивление которых определяется по формуле: , где – масса канавокопателя, кг; 143 (11) Kk – удельное сопротивление грунта, Kk =10-12 Н/см2; – поперечная ширина канавы соответственно на уровне поверхности и по дну, см; – глубина канавы, см. Дополнительная обработка почвы и уход в культурах. Тяговое сопротивление борон, культиваторов, рыхлителей, лущильников и др. при сплошной обработке почвы определяется по формуле: ,Н где (12) – удельное сопротивление машины, Н/м; – рабочая ширина захвата машины, м. Удельное сопротивление машины зависит от типа рабочих органов и глубины обработки, значения которого имеются в справочной литературе. Рабочая ширина захвата культиватора при междурядной обработке почвы равна: ,м где (13) – число рядов культур, обрабатываемых за один проход; – ширина междурядий, м; – величина защитной зоны с одной стороны рядка. Лесные сеялки. Тяговое сопротивление сеялки состоит из сопротивления перемещению ее на колесах, сопротивления сошников и шлейфов, сил трения в передаточных механизмах и высевающих аппаратах. Оно зависит от массы сеялки, типа почвы и ее состояния во время посева, конструкции сошников и их размещения. В практических расчетах тяговое сопротивление сеялки определяется по формуле: ,Н где - масса сеялки, кг; 144 (14) – коэффициент сопротивления перекатыванию сеялки, =0,15-0,25 с металлическими колесами и =0,12-0,15 с пневматическими колесами; – суммарное сопротивление сошников, =20-125 Н. Лесопосадочные машины. При проведении посадочных работ тяговое сопротивление лесопосадочной машины складывается из сопротивлений: - от перемещения лесопосадочной машины; - от трения в передаточных механизмах. Тяговое сопротивление рассчитывается по формуле: ,Н где (15) – масса лесопосадочной машины, кг; – коэффициент сопротивления перекатыванию на колесах; – ускорение силы тяжести, м/с2; – удельное сопротивление почвы, Н/см2; – глубина хода сошника, см; – ширина сошника, см: для сеянцев 10-12 и для саженцев 12-20. 4. Комплектование машинно-тракторных агрегатов После определения тягового усилия трактора и тягового сопротивления машины или орудия, входящего в агрегат, рассчитывают число однородных машин (орудий) в агрегате по формуле: , шт где (16) – сопротивление сцепки, которую выбрали с целью агрегатирования нескольких орудий с одним трактором; – сопротивление одного орудия. При расчете тягового сопротивления сцепки учитывают только сопротивление перекатыванию на ее пневматических или металлических колесах: ,Н 145 (17) где – масса сцепки, кг (из технической характеристики); – ускорение силы тяжести, м/с2; – коэффициент сопротивления перекатыванию. После определения количества машин или орудий в агрегате, рассчитанное по формуле (16) и округления до целого числа, при этом необходимо учитывать, что число навесных орудий может быть только 1 или 3, а прицепных – любое число в пределах ширины захвата сцепки, находя полное сопротивление агрегата по формуле: (18) Эта формула соответствует расчету однотипных орудий, например, культиваторов. Если в агрегате орудия разных типов, например, культиватор и зубовые бороны, то необходимо дополнительно учитывать сопротивление этих борон. Правильность выполнения тягового расчета и состава агрегата оценивают по значению коэффициента использования силы тяги трактора по формуле: (19) Расчет считается правильно выполненным, если находится в пределах 0,85-0,95. На открытых площадях этот коэффициент доводят до 0,95.В лесных условиях допускаются меньше значения. Расчет производительности машинно-тракторных агрегатов Производительностью W машинно-тракторного агрегата называется количество работы (в га, км или других единицах), выполненное им за определенный промежуток времени (ч, смену) и отвечающий агротехническим требованиям. Производительность бывает: теоретическая, техническая и действительная. 146 Теоретическая производительность – это производительность за час чистой работы (без учета поворотов, простоев и т.п.). Она определяется по формуле: , га/ч где (20) – конструктивная ширина захвата агрегата, м; – теоретическая скорость движения агрегата, км/ч; – коэффициент использования конструктивной ширины захвата машин: для плугов – 1,1; для сеялок – 1,0; для борон – 0,98 и культиваторов – 0,96. Техническая или рабочая производительность учитывает фактические ширину захвата, скорость движения агрегата, затраты времени непосредственно на выполнение работы, а также рельеф местности. Действительная производительность – это отношение объема выполненной работы ко времени ее выполнения. Практически пользуются технической производительностью, которая рассчитывается по формуле: , га/смену где (21) – рабочая ширина захвата машины, орудия, м; =B·Kз (B – конструктивная ширина; Kз – коэффициент использования конструктивной ширины захвата, см, формула (21)); – рабочая скорость перемещения агрегата, км/ч; – продолжительность смены, ч; – коэффициент использования рабочего времени смены; – коэффициент, учитывающий влияние рельефа: при угле наклона до 1 ° коэффициент =1,0; от 1 до 5 ° - 0,92; от 7 до 9 ° - 0,84. Коэффициент использования рабочего времени является одним из важнейших показателей. Он показывает, какая часть времени расходуется на чистую работу. Он колеблется в широких пределах от 0,6 до 0,9. Меньшие значения принимают при выполнении работ, требующих частой остановки, например, посев, посадка, опрыскивание, а большие значения – при 147 выполнении таких работ, как обработка почвы (вспашка, боронование, культивация). Рабочая ширина захвата агрегата при полосной обработке почвы, бороздной вспашке, образовании линейных микроповышений и посадке растений определяется по формуле: , где (22) – число орудий в агрегате; – расстояние между рядами, бороздами и микроповышениями в виде гребней, м. Рабочая скорость агрегата определяется по формуле: , где (23) – коэффициент, учитывающий буксование движителей трактора ( =0,05-0,1 – для гусеничных; =0,1-0,25 – для колесных, при работах на рыхлых почвах; при работе на плотных почвах =0,02-0,06 – для всех типов тракторов); – коэффициент, учитывающий криволинейность хода трактора. При работе на открытых площадях =0,05-0,1; при работе на вырубках =0,2- 0,3. При выполнении некоторых видов работ производительность измеряется в км. К таким работам относятся – прокладка противопожарных минерализованных полос, содействие естественному возобновлению леса и др. В этом случае производительность рассчитывают по формуле: , км/смену (24) Рабочие скорости поступательного движения агрегатов зависят от условий работы и уровня механизации ручного труда. Скорость движения при бороздной подготовке почвы на нераскорчеванных ограничивают пни, корни, пересеченный рельеф, поэтому вырубках =2-3 км/ч. На лесопосадочных работах при ручной подаче растений скорость движения 148 может быть в пределах 1,8-2,2 км/ч. На вспашке открытых площадей – 4-7 км/ч; культивации пара 6-9 км/ч. Некоторые тракторные агрегаты выполняют работу, связанную с определенными циклами. В основу расчета производительности в этих случаях принимают определенное время этого цикла. К такому виду работ относится корчевание (удаление) пней. Производительность корчевателей и измельчителей пней находится по формуле: , га/смену где (25) – продолжительность цикла корчевки или измельчения одного пня, мин; – количество пней на одном гектаре вырубки, шт. При полосной расчистке вырубок от пней количество их принимается в соответствии с долей расчистки. 5. Расчет потребности в тракторах, машинах и орудиях Количество зависит от объема работ, производительности их и сроков выполнения, определяемых агротехническими требованиями. Сроки устанавливают с учетом природных особенностей хозяйства. После определения сменной производительности находят количество машино-смен для каждого вида работ по формуле: , где (26) – объем определенного вида работ (га, км, м3); – сменная производительность агрегата. При продолжительности выполнения работ в течение дня больше восьми часов вводится коэффициент сменности и в соответствии с этим определяют количество необходимых машино-дней , 149 (27) по формуле: где - коэффициент сменности, =1,0-1,5. Найденные значения количества машино-дней по всем видам работ, запланированных за тракторными агрегатами, суммируют по каждому трактору отдельно и находят количество тракторов гусеничных, колесных, разного класса тяги по формуле: , где (28) - количество рабочих дней в году (Dг) или в сезоне (Dc). За исключением выходных и праздничных дней, значения Dг=220, Dc=130-160 для гусеничных тракторов и Dc=120-140 для колесных тракторов. 150 Лекция № 12 – 4 часа ПРОИЗВОДСТВО МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ 1. Вспашка В лесном хозяйстве вспахивают площадку двух категорий. К первой категории относятся площадки, покрытые лесом, старые или свежие с оставшимся древостоем и подлеском; ко второй категории – раскорчеванные площади, площади, не бывшие под лесом длительное время; площади, отведенные под защитные лесонасаждения. На площадях первой категории возможна бороздовая подготовка почвы, которая осуществляется, в основном, двухотвальными лемешными плугами ПКЛ-70, ПЛ-1 и ПРЛ-70 и дисковыми ПЛД-1,2. Прямолинейная бороздная подготовка возможна в изреженных насаждениях, на незахламленных и с достаточно ровным рельефом площадях, имеющих до 600-700 пней на 1 га. При большем количестве пней на 1 га бороздная подготовка затруднительна и при 1000-1200 шт на 1 га невозможна. При бороздной обработке почвы на пути движения пахотного агрегата встречаются препятствия: пни высотой больше дорожного просвета трактора, а на вырубках порослевого дуба пни многоствольные и по ширине они не вписываются в размер между гусеницами трактора. При таких препятствиях агрегат вынужден перемещаться между пнями, поэтому параллельность между бороздами не соблюдается, а сами борозды получаются криволинейными. При радиусе кривизны менее 15 м вынутые пласты укладываются неудовлетворительно, часть их возвращается в борозду. Невозможны также дальнейшая нормальная агротехнический лесоводственный уходы. 151 посадка растений, На площадях с временно переувлажняемыми почвами обработка почвы ведется путем образования свальных гребней, применяя для этого свальные лемешные плуги ПЛМ-1,3 и ПЛМ-1,5 с лево – и правооборачивающими отвалами, дисковый плуг ПДМ-1,7. При этом обернутые пласты, образующие гребень, должны плотно прилегать к поверхности почвы. Траектории перемещения агрегатов на нераскорчеванных вырубках, степень оборота почвенных пластов, криволинейность рядов и большие колебания ширины междурядий аналогичны, что и при бороздной подготовке почвы. В условиях избыточно увлажненных почвах прокладывают канавы глубиной 0,4-0,6 м плугом-канавокопателем, например, ПКЛН-500. При прокладке канавы почво-грунт укладывается по обе стороны в виде пластов, сдвинутых от края канавы с образованием берм. Посадка сеянцев производится в пласты лесопосадочной машиной СЛ-2. На площадях второй категории производят сплошную и полосную подготовку почвы, используя для этого плуги общего и специального назначения. Сплошная обработка в лесном хозяйстве и защитном лесоразведении имеет много общего со сплошной пахотой в сельском хозяйстве. Из специальных плугов используют плуги плантажные в степной зоне, ярусные при обработке солонцеватых почв; для вспашки на склонах – плуги оборотные, клавишные, балансирные, комбинированные и универсальные. Правильная организация работы пахотных агрегатов требует своевременной и тщательной разбивки поля (участка) на загоны (полосы определенной ширины с отбивкой в конце гонов поворотных полос, ширина которых зависит от радиуса поворота агрегата и его ширины). Для практических расчетов оптимальную ширину загона рассчитывают по формуле: , где – длина гона, м; 152 (1) – рабочая ширина захвата плуга, м; Rа – радиус поворота агрегата, м. Длина выбирается в пределах 200-1500 м с кратностью 100 м. Загонная вспашка (рис. 1) может выполняться тремя способами: вспашка всвал; вспашка вразвал и комбинированная вспашка. Рис. 1. Способы загонной вспашки: а – вспашка всвал; б – вспашка вразвал При вспашке всвал (рис. 1а) агрегат начинает работать с середины загона, по линии 1-2. Достигнув противоположного конца загона, плуг будет выведен на контурную линию «вг» и рабочий ход будет закончен, плуг выглубляется. С этого момента агрегат начинает холостой ход, поворачивая по часовой стрелке, т.е. в правую сторону для следующего заезда и совершения рабочего хода в обратную сторону. Второй рабочий ход производится рядом. Так повторяется, пока не будет вспахан весь загон. По границам загонов образуются развальные борозды, а в центре каждого загона – свальный гребень. Для уменьшения высоты свального гребня первые два прохода – туда и обратно выполняют при установке 153 опорного колеса плуга на ½ глубины вспашки. На поле вспашки всвал количество гребней равно количеству загонов, а число развальных борозд на единицу меньше числа загонов. Движение агрегата при пахоте вразвал (рис. 1б) подобно движению при пахоте всвал, однако, направление его совершения в обратном порядке, т.е. против часовой стрелки. В начале работы агрегат входит в загон у края его с правой стороны и производит первый рабочий ход. Затем совершает холостой заезд по поворотной полосе к левому краю загона, у которого и начинает второй рабочий ход и т.д. Расположение отваленных пластов будет по направлению от середины каждого загона к краям его; по середине загона образуется развальная борозда, а между загонами – свальные гребни. Число развальных борозд на поле равно числу загонов, а число свальных гребней на один меньше. 2. Боронование Боронование и сплошная культивация относятся к операциям после плужной обработки почвы. При бороновании обрабатывается верхний слой почвы путем дробления крупных комьев и удаления сорняков. Боронование применяют для сохранения влаги в почве перед посевом и посадкой, для заделки и смешивания минеральных удобрений с почвой. Боронование зубовыми боронами осуществляется как отдельный процесс, когда к трактору присоединяют несколько звеньев, в каждой из которых по три бороны зиг-заг, используя для этого сцепку навесную СН-35 в агрегате с трактором МТЗ-80/82 (рис. 2) или прицепную С-11 в агрегате с трактором ДТ-75М. Большое значение для качества боронования имеет скорость движения агрегата, которая для разрушения крупных катков тяжелых почв должна быть не менее 6 км/ч. 154 Рис. 2. Схема агрегата для боронования (трактор МТЗ-80, сценка СН-35) Боронование также производится в комплексе с другими операциями и, следовательно, с другими орудиями – плугами общего назначения и культиваторами в пределах их ширины захвата. Различают три способа боронования: гоновый, фигурный и диагональный. При гоновом и фигурном способах боронование может быть продольным, поперечным и комбинированным. При продольном бороновании бороны направляют вдоль борозд, при поперечном – поперек борозд, а при комбинированном бороновании ведут в два следа – один вдоль борозд, второй поперек. Лучший способ боронования паров – диагональный, при котором бороны направляют под углом около 45 ° к борозде (рис. 3). При этом способе по краям загона получаются пропуски. Поэтому заканчивают боронование загона или поля одним – двумя проходами агрегата вокруг поля. 155 Рис. 3. Схема диагонального боронования паров: а – односледный; б – двухследно-перекрестный при ширине поля 0,75-0,55 его длины; в – то же при ширине поля 0,55-0,30 его длины Кроме зубовых борон для дробления пластов на мелкие фракции после вспашки применяют дисковые бороны, которые дополнительно перерезают и измельчают корневища и корни. 3. Сплошная культивация Сплошная культивация – это рыхление без оборачивания ранее вспаханной почвы для уничтожения сорной растительности, накопления и сбережения влаги и улучшения физико-механических свойств почвы. Такую культивацию применяют при уходе за парами, подсевной и предпосадочной обработки почвы. Культивацию паров проводят при появлении на полях всходов сорняков или при образовании на поверхности почвы корки. Повторяют культивацию несколько раз в течение вегетационного периода, начиная с минимальной 6-8 см, а последующие на 10 и 12 см. В зависимости от вида сорняков на культиваторах устанавливают лапы на жестких или пружинных многолетними и рыхлительные лапы стойках. корнеотпрысковыми на пружинных устанавливают с перекрытием 5-7 см. 156 На площадях, сорняками стойках. засоренных применяют Плоскорежущие узкие лапы Равномерность глубины обработки лапами переднего и заднего рядов навесных культиваторов регулируется изменением длины верхней тяги механизма навески трактора, в прицепных – изменением высоты прицепа. Сплошную культивацию проводят тракторными агрегатами с паровыми или универсальными культиваторами. Навесные культиваторы агрегатируют с тракторами в одно – и многомашинный агрегаты. В последнем варианте применяют полунавесные сцепки СН-35М (тракторы МТЗ-80, МТЗ-82 и другие класса 14 кН), СН-75 (тракторы ДТ-75М, Т-150 и другие класса 30 кН), располагая их эшелонировано: два культиватора по бокам трактора на брусьях сцепки и один на задней навеске трактора. Качество культивации проверяют при первом проходе. Для этого определяют чистоту срезания сорняков – на обработанной площади не должны оставаться несрезанные сорняки. Отклонения от заданной глубины обработки не более ±1 см; высота гребней не должна превышать 3-4 см. Во избежание огрехов смежные проходы делают с перекрытием 10-15 см Для соблюдения прямолинейности движения первый проход культиватора делают по вешкам. В дальнейшем агрегат движется челночным способом, делая петлевые повороты в конце гонов на поворотной полосе. 4. Междурядная обработка почвы Междурядную обработку почвы применяют при рыхлении почвы, удалении сорняков, внесении минеральных и органических удобрений в питомниках, лесных культурах и лесных полосах. Количество уходов и сроки их проведения определяются условиями создания культур и лесных полос, количеством и интенсивностью роста сорняков. В средних условиях обычно осуществляют при весенней посадке культур и в первый год 4-5 уходов, во второй 3-4, в третий 2-3, на четвертый и последующие годы по 1-2 уходу. В зоне сухой степи уходы проводят в течение практически всей жизни 157 древесной растительности, основной целью которых является накопление влаги в почве и предотвращение нецелевого расхода ее. Глубина обработки почвы в течение вегетационного периода не остается постоянной. Она зависит от природно-климатической зоны и времени проведения. В основном первый уход проводят на глубину 8 см, второй – 10 см, третий – 12 см и последующие на 14 см. В сухостепной зоне периодически один раз в августе – сентябре проводят глубокое безотвальное рыхление плугами с безотвальными корпусами. При междурядной обработке почвы применяют универсальные, паровые культиваторы (КУН-4, ПРВН-2,5, ПРВМ-3, КЛ-2,6, КПН-4Г, КПС-4 и др.), а также дисковые орудия (культиватор КЛБ-1,7, бороны БДК-2,5, БДН-2, БДНТ-3, КЛП-2,5 и др.). В зависимости от высоты обрабатываемых культур, применяют две схемы движения агрегата – над рядом культур и между рядами (рис.). Рабочие органы устанавливают таким образом, чтобы по обе стороны ряда культур оставалась защитная зона общей шириной 2е=25-35 см, в пределы которой не должны входить рабочие органы культиватора, бороны. Перед междурядной обработкой проверяют и в случае необходимости изменяют ширину колеи трактора, производят регулировку и установку культиватора. Ширину колеи трактора изменяют так, чтобы во время работы колеса не повреждали растения, а находились от них на расстоянии не меньше ширины защитной зоны. Движение агрегата по способу седлания ряда культур допускается при высоте культур до 50-70 см. Выбор конкретного допустимого значения высоты определяется величиной дорожного просвета трактора и агрегатируемого с ним культиватора. За один проход агрегат обрабатывает два полумеждурядья. Рабочая ширина захвата культиватора составляет: , где – ширина междурядья, как сумма двух полумеждурядий; - перекрытие, =10-15 см, исключающее огрехи. 158 При высоте хвойных культур более 50 см и лиственных более 70 см обрабатывают только одно междурядье агрегатом, состоящим из трактора и культиватора. Такой агрегат проходит в междурядье, не повреждая культур, оставляя защитные зоны вдоль рядков. Рабочая ширина захвата . Уход в междурядьях шириной 2,5 и 3 м ведут культиватором КЛ-2,6, а в междурядьях 3 и 4 м – культиватором универсальным КУН-4, конструкции которых имеют соответствующие регулировки ширины захвата. При создании лесных культур на нераскорчеванных вырубках или при реконструкции лесонасаждений почву при уходе обрабатывают с двух сторон ряда культур, оставляя с каждой из сторон по защитной зоне. Такую обработку почвы производят дисковыми лесными культиваторами КЛБ-1,7 и КДС-1,8 или же отдельными секциями тяжелых дисковых борон. Обработку почвы дисковыми рабочими органами осуществляют всвал и вразвал, устанавливая соответствующим образом диски. При уходе за лесными культурами в первый год посадки во избежание засыпания молодых сеянцев, диски в батареях ставят вразвал. Последующий уход в этом же году культиваторами с дисками, установленными всвал. Это делают для того, чтобы не оголить корневые системы. В последующие годы обработку почвы в лесных культурах чередуют: первый раз культиватором с дисками, установленными вразвал, второй – всвал и т.д. При такой технологии почва лучше рыхлится и перемешивается, а также сохраняется ровная поверхность. Глубину обработки изменяют установкой соответствующего угла атаки дисковых батарей и загрузкой балластных ящиков. Чем больше угол атака, тем глубже будет обработка почвы. Более тяжелые и задернелые почвы обрабатываются с наибольшим углом атаки дисковых батарей. Кроме изменения угла атаки у культиватора КЛБ-1,7 можно изменить угол наклона батарей в поперечно-вертикальной плоскости к центру, что позволяет вести механизированный уход в культурах, созданных посадками посередине борозд, проложенных двухотвальным плугом ПКЛ-70. 159 5. Уход в рядах лесных культур Уход за лесными культурами и защитными лесными насаждениями является технологической операцией, занимающей по материальным и трудовым затратам второе место после подготовки площади и обработки почвы. Особые трудности имеют место при уходе в рядах, который ведется до смыкания культур в рядах. На смену ручного труда и мотыги ученые и конструкторы предложили культиватор ротационный лесной КРЛ-1 и комплект сменных рабочих органов – зубовый, каркасно-проволочный и лопастной (рис. 4), которые рыхлят почву и уничтожают сорняки в рядах и защитных зонах. Зубовые применяют в культурах высотой до 20 см, каркасно-проволочные – от 20 до 40 см и лопастные – до 80-100 см. Этот культиватор обрабатывает почву методом седлания ряда, пропуская растения под рамой, на которой закреплены рабочие органы. 160 а б в Рис. 4. Культиватор ротационный лесной КРЛ-1М: лопастной (а), каркаснопроволочный рабочие органы (б), зубовый (в) Первую обработку почвы в рядах и защитных зонах лесных культур производят зубовыми рабочими органами на глубину 4-6 см. Рабочие органы устанавливают так, чтобы радиальный зазор между ними был в пределах 4050 мм. Скорость движения культиватора должна быть около 8 км/ч. Второй уход проводится не позже чем через месяц после первого, не допускание перерастания сорняков 6 см. Третий уход проводят в зависимости от состояния сорняков, чтобы они были высотой не более 10 см. Последующие уходы также проводят в сроки, чтобы между очередными было не более одного месяца. При поступательном движении агрегата ротационные рабочие органы приводятся реактивными силами во вращение. Рабочие элементы (зубья, лопасти) заглубляются, производят рыхление и сдвиг почвы, вырыв сорняков и вынос их на поверхность. Каркасно-проволочные и лопастные рабочие органы эффективны при скорости движения 10-12 км/ч на легких и средних почвах. Однако, с увеличением скорости возрастает рыскание культиватора, приводящее к росту повреждений культур. Поэтому радиальный зазор между ротационными рабочими органами увеличивают до 7-10 см. 6. Уход одновременно в рядах и междурядьях Раздельный уход в рядах и междурядьях имеет ряд существенных недостатков, к которым относятся двойное количество проходов по 161 междурядьям, увеличенное количество тракторов в два раза, крайне низкий коэффициент использования силы тяги трактора и мощности его двигателя (не более 0,3 вместо 0,85). Эти недостатки исключаются, если уход в рядах и междурядьях проводить одновременно. Существует несколько вариантов машин и состава агрегатов: - культиватор боковой лесной КБЛ-1; - культиватор универсальный навесной КУН-4. Культиватор боковой лесной КБЛ-1А (рис. 5) предназначен для рыхления почвы и уничтожения сорной растительности в рядах лесных культур и полезащитных лесных полосах высотой до 2 м. Культиватор монтируется с правой стороны между передним и задним колесами к лонжерону трактора МТЗ-80 и МТЗ-82. Культиватор КЛБ-1А применяется в комбинации с культиватором, например, КЛ-2,6, навешенным на заднюю навеску трактора для одновременного ухода в рядах и междурядьях. Рис. 5. Культиватор боковой лесной КБЛ-1А Основными узлами КБЛ-1А являются рама арочного типа, два типа сменных рабочих органов (зубовые и лопастные), установленные на вертикально-наклонных валах и устройство для подъема и опускания рабочих органов. Устройство включает два выносных гидроцилиндра, работающих от гидросистемы трактора. В процессе работы ряд культур седлается аркой культиватора и пропускается между рабочими органами, которые за счет реактивной силы, 162 возникающей при движении, производят рыхление почвы и выдергивание сорняков. Одновременно культиватор на задней навеске трактора производит рыхление почвы и подрезку сорняков в междурядьях. Регулировка глубины хода ротационных рабочих органов и стрельчатых лап заднего культиватора осуществляется соответствующими механизмами, имеющимися в КЛБ-1А и, например, КЛ-2,6. Поскольку ротационные рабочие органы наиболее эффективны при скорости движения не менее 8 км/ч, то в культиваторе, размещенном сзади трактора и выполняющем уход в междурядье, должны быть установлены плоскорежущие полольные лапы, которые по сравнению с универсальными лапами, в меньшей степени разбрасывают почву вперед и в стороны и не образуют глубокие борозды. Трактор перемещается по междурядью. Способ движения гоновый. Начало работы может быть как с середины площади, так и с крайнего междурядья. В любом случае количество проходов равно числу междурядий. Культиватор универсальный навесной КУН-4 (рис. 6, 7) предназначен для одновременного ухода за почвой в рядах и междурядьях культур и полезащитных лесных полос при ширине междурядий 3 и 4 м, расположенных на равнинных склонах крутизной до 6-12 °. Агрегатируется культиватор с тракторами МТЗ-80/82 и ДТ-75М. В комплект рабочих органов входят стрельчатые лапы 8, устанавливаемые в два ряда, сменные ротационные рабочие органы (зубовые и лопастные) 9, выдвижные автоматически управляемые секции и устройство для внесения гербицидов. Стрельчатые лапы предназначены для обработки почвы в междурядьях лесонасаждений, а сменные ротационные рабочие органы и выдвижные секции 16, 17 – для рыхления почвы и уничтожения сорняков в рядах. Зубовые ротационные рабочие органы для применения в культурах высотой до 15 см, лопастные – до 80-100 см и выдвижные секции – более 100 см. 163 Рис. 6. Схема культиватора КУН-4 в комплектации ухода за почвой в лесокультурах высотой до 1 м: 1, 2 – опорные колеса; 3, 4 – поперечные брусья рамы; 5, 6 – продольные колеса; 7 – навесное устройство; 8 – стрельчатые лапы; 9 – ротационные рабочие органы; 10, 11 – секции ротационных рабочих органов; 12, 13 – опорные колеса секций; 14, 15 – винтовые механизмы ротационных рабочих органов. В зависимости от высоты лесных культур культиватор настраивается по двум технологическим схемам. Первая схема (рис. 6) – уход за почвой в междурядьях и рядах защитных лесных насаждений при высоте лесных культур до 1 м. В этом случае на поперечных брусьях рамы устанавливаются стрельчатые лапы. Задний поперечный брус при этом удлиняется постановкой выдвижных брусьев с раскосами, соединяющими его с передним брусом рамы. Ротационные рабочие органы (зубовые или лопастные) устанавливаются на двух секциях 10 и 11, которые представляют собой шарнирные четырехзвенники и крепятся хомутами к средней части рамы культиватора. Каждая секция имеет опорные колеса 12 и 13 и винтовые механизмы 14 и 15 164 регулирования глубины обработки почвы ротационными рабочими органами. Вторая схема (рис. 7) – уход за почвой в междурядьях и рядах защитных лесных насаждений при высоте культур более 1 м. При этом в средней части культиватора вместо ротационных рабочих органов устанавливаются выдвижные секции (левая 16 и правая 17). Каждая выдвижная секция представляет собой шарнирный параллелограммный механизм, состоящий из опорного бруса со звеньями связи, плоскорежущий лапы 18 и автоматического управляющего устройства. Автоматическое управляющее устройство – щуп 19, система рычагов, золотниковый гидрораспределитель и гидроцилиндр 20. Рис. 7. Схема культиватора КУН-4 в комплектации ухода за почвой в лесокультурах высотой более 1 м: 1, 2 – опорные колеса; 3,4 – поперечные брусья рамы; 5,6 – продольные брусья рамы; 7 – навесное устройство; 8 – стрельчатые лапы; 16, 17 – выдвижные секции; 18 – плоскорежущая односторонняя лапа; 19 – щуп; 20 – гидроцилиндр. Регулировки. Глубину обработки почвы лапами регулируют с помощью винтовых механизмов опорных колес, перемещая их по высоте, глубину обработки 165 почвы ротационными рабочими органами – с помощью винтовых механизмов 15 и 16; радиальный зазор между ротационными рабочими органами – перемещением их секций по поперечному брусу средней части рамы культиватора, предварительно ослабив хомуты их крепления; величину отклонения выдвижных плоскорежущих лап – изменением длины регулируемого звена параллелограмного механизма. Перекосы рамы регулируют навесной системой трактора, изменяя длину центральной тяги и раскосов нижних тяг. Подготовка к работе и технология ухода за почвой в лесокультурах Культиватор навешивают на трактор, оснащенный автоматической сцепкой. В зависимости от высоты лесных культур культиватор комплектуют соответствующими рабочими органами, устанавливая их по той или иной схеме. Проверяют надежность крепления всех узлов и наличие смазки в трущихся узлах культиватора. При уходе за культурами высотой до 1 м агрегат седлает ряд культур, при этом ротационные рабочие органы, вращаясь при взаимодействии с почвой, рыхлят почву и уничтожают сорняки в рядах, а стрельчатые лапы – в междурядьях. При уходе за культурами высотой более 1 м агрегат движется между двумя соседними рядами культур. Стрельчатые лапы обрабатывают междурядья, а плоскорежущие односторонние лапы рыхлят и уничтожают сорняки в рядах. Обход лапой стволика деревца обеспечивается автоматическим устройством при соприкосновении щупа со стволиком этого деревца, при этом щуп передвигает через систему рычагов золотник гидрораспределителя и масло поступает в гидроцилиндр, который выводит лапу из рядка. После прохода деревца пружина щупа возвращает его в исходное положение, при этом гидрораспределитель переключается и гидроцилиндр вдвигает лапу в обрабатываемый ряд лесных культур. 166 Список литературы 1. Технология и оборудование лесопромышленного производства [Электронный ресурс] : учеб. пособие по курсовому и дипломному проектированию (Справочные материалы). Ч. 1 : Лесосечные работы / Ф. В. Пошарников, А. Н. Мильцин, А. С. Черных, А. Ю. Гудков, В. В. Абрамов, А. И. Серебрянский, В. Г. Свиридов, М. В. Филичкина; ВГЛТА. - Воронеж, 2011. - ЭБС ВГЛТУ. 2. Пошарников Ф. В. Технология и техника в лесной промышленности [Текст] : рек. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия. Ч. 2 : Транспорт леса и лесовосстановительные работы / Ф. В. Пошарников; ВГЛТА. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Воронеж, 2012. - 296 с. Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ. 3. Технологии и механизация лесохозяйственных работ [Текст] : доп. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия для студентов вузов / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. Э. Гончаров, С. В. Дорохин, В. А. Смирнов; ВГЛТА . - Воронеж, 2010. - 136 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ; ЭБС "Лань". 4. Пошарников, Ф. В. Технология и машины лесовосстановительных работ [Текст] : доп. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности 250301 Лесоинженерное дело / Ф. В. Пошарников; ВГЛТА. - Воронеж, 2006. - 523 с. 5. Свиридов, Л. Т. Технологии, машины и оборудование в лесном хозяйстве [Текст] : рек. УМО по образованию в обл. лесн. дела для межвузов. использования в качестве учеб. пособия студентам по специальности 170400 / Л. Т. Свиридов, В. И. Вершинин; под общ. ред. Л. Т. Свиридова; ВГЛТА. Воронеж, 2002. - 312 с. 6. Бартенев, И. М. Система машин для лесного хозяйства и защитного лесоразведения [Текст] : доп. УМО по образованию в обл. лесн. дела в 167 качестве учеб. пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломир. специалиста 651600 "Технологические машины и оборудование " по специальности 150405 "Машины и оборудование лесн. комплекса" и 250201 "Лесн. хоз-во" / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, М. Л. Шабанов; ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - 215 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ; ЭБС "Лань". 7. Бартенев, И. М. Технология применения машин и оборудования лесного комплекса [Электронный ресурс] : методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 15.03.02 – Технологические машины и оборудование / И. М. Бартенев, П. Э. Гончаров, Е. В. Поздняков. - Воронеж, 2016. - 88 с. - ЭБС ВГЛТУ. 8. Бартенев, И. М. Технология применения машин и оборудования лесного комплекса [Электронный ресурс] : методические указания к выполнению курсового проекта для студентов по направлению подготовки 15.03.02 – Технологические машины и оборудование / И. М. Бартенев, П. Э. Гончаров, Е. В. Поздняков. - Воронеж, 2016. - 75 с. - ЭБС ВГЛТУ. 9. Малюков С. В. Технологии применения машин и оборудования лесного комплекса [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудования / С. В. Малюков; ВГЛТУ. Воронеж, 2016. - 17 с. - ЭБС ВГЛТУ. 168