Введение к работе
Аіггуальность темы. Наиболее эффективный и распространённый способ создания искусственных насаждений - посадка. В настоящее время удельный вес этого способа составляет около 80%. Посадочный материал для искусственного выращивания лесных насаждений и озеленения городов выращивают в питомниках.
В связи с увеличением объёмов работ по посадке леса исключительное значение приобретает выращивание посадочного материала, от качества которого во многом зависит эффективность работ по искусственному воспроизводству лесных ресурсов.
При создании лесных культур, защитных насаждений целесообразно применять крупномерный посадочный материал, который имеет меньшее по-слепосадочное торможение роста, быстрее выходит из-под полога нежелательных лиственных пород и хорошо противостоит заглушению травянистой растительностью. Но приживаемость крупномерного посадочного материала хуже, чем одно-двухлетних сеянцев. Одним из способов увеличения приживаемости посадочного материла является подрезка корневой системы растущих сеянцев в питомниках. Успешное создание лесных культур с применением технологии подрезки объясняется тем, что "подрезанные" сеянцы, высаживаемые на лесокультурную площадь, развиты лучше, имеют оптимальное соотношение между надземной частью растений и корневой системой, между ассимиляционным аппаратом и всасывающими корнями. После частичной обрезки корней последующая регенерация приводит к формированию более компактной корневой системы, значительно лучше сохраняющейся привыкопке и пересадке в культуры, что увеличивает их приживаемость.
Технология подрезки широко используется при выращивании сеянцев хвойных пород (сосны, ели). Однако применительно к лиственным породам, многие из которых являются главными лесообразующими породами (дуб) для лесостепной зоны, этот вопрос недостаточно исследован. Разработанные машины и орудия, применяемые для подрезки сеянцев хвойных пород, не могут использоваться применительно к сеянцам лиственных пород (различная глубина подрезки), а для создания нового орудия нет достаточных ни теоретических, ни практических исследований.
Диссертация выполнена в рамках темы "Разработка эколого-сберегающих технологий лесосечных и лесохозяйственных работ, экологических требований к лесозаготовительной техники и систем машин для предприятий лесного комплекса лесостепной и степной зон России" (per. № 01.960001260).
Цель исследований. Повышение качества и эффективности процесса подрезки корней сеянцев лиственных пород путем обоснования основных параметров корнеподрезчика.
Объекты исследований. Сеянцы дуба черешчатого, рабочие органы машины для подрезки корней сеянцев лиственных пород.
Методика исследований. Для достижения поставленной цели использовались методы математического моделирования процесса взаимодействия горизонтального ножа с корнем. Экспериментальные исследования проводились в почвенном канале ВГЛТА и в полевых условиях. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики, в том числе с использованием персонального компьютера с применением стандартных и вновь разработанных программ.
Научная новизна. Предложена математическая модель процесса перерезания горизонтальным лезвием корней растущих сеянцев, в которой новым является учет динамики на всех этапах перерезания тела корня в деформируемой среде. Созданная на основе этой модели компьютерная программа позволяет оптимизировать геометрические и кинематические параметры ножа корнеподрезчика.
Разработана конструкция орудия для подрезки сеянцев, оснащенная устройством подачи жидкости (удобрений, активаторов роста) непосредственно к месту среза растения.
Получены математические зависимости, описывающие процесс взаимодействия рабочего органа корнеподрезчика с почвой.
На защиту выносятся следующие положения:
технология рабочего процесса, технологические параметры и требования;
основные геометрические параметры рабочего органа, полученные на основе математического моделирования;
результаты экспериментальных исследований по определению влияния основных геометрических параметров рабочего органа на качество процесса подрезки;
оценка эффективности технологии подрезки корней растущих сеянцев дуба черешчатого;
результаты энергетической и экономической оценки разработанного корнеподрезчика;
Обоснованность результатов исследований. Выводы диссертационной работы базируются на результатах фактического материала, полученного при поведении лабораторных и полевых испытаний. В ходе проведения лабораторных исследований плотность и влажность почвы поддерживались на уровне, соответствующем реальным условиям питомника.
Полученные данные обрабатывались методом математической статистики с использованием программ STAT 1 и Microsoft Excel для персонального компьютера.
Практическая ценность. Проектно-конструкторские бюро получили возможность на основе созданной компьютерной программы оптимизировать основные геометрические и кинематические параметры конструируемых подрезающих рабочих органов.
Обоснованы основные параметры орудия для подрезки корней растущих сеянцев, которое соответствует агротехническим требованиям. Применение разработанного корнеподрезчика в питомниках позволит выращивать высококачественный посадочный материал.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрение на заседаниях кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1997-2000гг.); на ежегодных научно-технических конференциях молодых ученых ВГЛТА (1998-2000гг.) международной научно-практической конференции - "Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудование лесного комплекса" (1998г.), юбилейной научной конференции молодых ученых ВГЛТА (2000г.)
По материалам диссертации опубликовано семь работ.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.
Общий объём работы составляет 180 страниц, из них 137 основного текста и 43 страниц приложений. Работа включает 49 иллюстраций, 13 таблиц и 106 наименований использованных источников, в том числе 21 иностранных.