Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследования 8
1.1 Анализ современного состояния дубрав и причин их деградации 8
1.2 Анализ способов и устройств для восстановления и выращивания дубрав 13
1.3 Обзор исследований физико-механических свойств желудей 28
1.4 Цель и задачи исследований 31
2 Теоретические исследование рабочего процесса комбинированного орудия для высева желудей 33
2.1 Обоснование технологии и конструкции комбинированного устройства для посева желудей на вырубках 33
2.2 Теория рабочего процесса волнового диска и высевающего аппарата комбинированного устройства для посева желудей на вырубках 37
2.2.1 Теоретические основы работы волнового диска 37
2.2.2 Основные кинематические и динамические соотношения в механизме высевающего аппарата 51
2.2.3 Исследование процесса подачи и укладки желудей 58
3 Программа и методика экспериментальных исследований 80
3.1 Программа экспериментальных исследований 80
3.2 Методика экспериментальных исследований 81
3.2.1 Определение качества снятия дернины 81
3.2.2 Исследование качества подготовки почвы в посевной бороздке волновым диском 82
3.2.3 Исследование процесса высева желудей 87
3.2.4 Определение тягового сопротивления 88
3.3 Обработка экспериментальных данных 91
4 Результаты экспериментальных исследований лабораторного образца комбинированного устройства для посева желудей на вырубках 100
4.1 Исследование качества удаления дернины комбинированным устройством для посева желудей на вырубках 100
4.2 Исследование качества подготовки почвы в посевной бороздке волновым диском 103
4.3 Исследование процесса высева желудей 108
4.4 Определение степени уплотнения почвы в посевной бороздке уплотняющим катком 110
5 Описание конструкции, технологического процесса и расчет экономической эффективности комбинированного устройства для восстановления и выращивания дубрав посевом 114
5.1 Описание конструкции и технологического процесса комбинированного устройства 114
5.2 Расчет экономической эффективности от использования комбинированного устройства 119
Общие выводы и рекомендации 126
Список использованных источников 129
Приложения 142
- Анализ способов и устройств для восстановления и выращивания дубрав
- Теория рабочего процесса волнового диска и высевающего аппарата комбинированного устройства для посева желудей на вырубках
- Методика экспериментальных исследований
- Исследование качества подготовки почвы в посевной бороздке волновым диском
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается резкое снижение площадей дубрав. Из оставшихся 2,5 млн. га ежегодно погибает 50 тыс. га. Возобновление дуба непрерывно осуществляется естественным путем, но не дает желаемого результата. Поэтому восстановление и выращивание дубрав необходимо производить искусственным путем. Искусственное восстановление и выращивание дубрав может осуществляться посадкой или посевом. Министерство природных ресурсов поставило задачу в 2006-2010 гг. восстановить леса на площади около 7 млн. га. В настоящее время восстановление и выращивание дубрав осуществляется в основном посадкой, которая обеспечивается большим количеством технологических операций и применяемых технических средств, что требует больших материальных затрат, затрат ручного труда и при этом имеет невысокую эффективность. В современных экономических условиях восстановление дубрав таким путем представляется труднодоступным из-за отсутствия и невозможности вложения больших материальных средств на эти цели. Вместе с тем на современном этапе отсутствуют способы и устройства, которые позволили бы произвести лесовосстановительные работы с малыми затратами. Поэтому разработка новой ресурсосберегающей технологии и комбинированного устройства для восстановления и выращивания дубрав посевом является одной из важнейших задач, стоящих перед лесным хозяйством Центрально - Черноземного региона и Юга России.
Работа является частью комплексных исследований по госбюджетной теме ВГЛТА № ГР 01.96.0.010580 «Совершенствование машин для лесовосстановления и рубок ухода в различных типах леса» и НИР Рослесхоза № ГР 706057483. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта конкурса 2004 года Министерства образования Российской Федерации (шифр гранта А04 - 3.21.606),
Цель исследований. Снижение материальных затрат путем разработки новой ресурсосберегающей технологии и комбинированного устройства с обоснованными параметрами для восстановления и выращивания дубрав посевом.
Объекты исследований. Технологические операции срезания и удаления дернины, волновой диск, процесс высева желудей и уплотнения почвы.
Предмет исследований. Закономерности рабочего процесса рыхления почвы волновым диском, высева семян высевающим аппаратом и уплотнения почвы
катком.
Методика исследований. Теоретические исследования базировались на
дифференциальном и интегральном исчислении, законах механики, физическом моделировании и планировании эксперимента. Изучение качества посева желудей проводили на основе общих, стандартных и вновь разработанных методик. Обработка результатов научных исследований и расчеты выполнены на ЭВМ с использованием стандартных программ.
Научная новизна заключается в обосновании и разработке новой технологии, конструкции комбинированного устройства для посева желудей на вырубках; в получении аналитических зависимостей для расчета параметров волнового диска, высевающего устройства и уплотняющего катка; в обосновании конструктивных и технологических параметров комбинированного устройства для посева желудей на вырубках, обеспечивающих снижение материальных затрат на лесовосстановление.
Научные положения, выносимые на защиту:
новая ресурсосберегающая технология посева желудей на вырубках (патент РФ №2236107);
новая конструкция комбинированного устройства для восстановления и выращивания дубрав посевом (заявка на изобретение № 2004125120/12 с приоритетом от 16.08 2004г.);
аналитические зависимости для определения параметров волнового диска и высевающего устройства, позволяющие рассчитывать и определять кинематические и силовые соотношения в новой конструкции;
- обоснованные наилучшие основные конструктивные параметры и
технологические режимы работы комбинированного устройства, обеспечивающие
снижение материальных затрат на восстановление и выращивание дубрав посевом
по новой технологии.
Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена
получением обоснованных конструктивных и технологических параметров комбинированного устройства, которые обеспечивают снижение материальных затрат на лесовосстановление и положительными результатами лабораторных и производственных испытаний комбинированного устройства для восстановления и выращивания дубрав.
Практическая ценность и реализация работы заключается в том, что разработанная технология и результаты научных исследований позволяют снизить материальные затраты, затраты ручного труда и расход желудей на единицу площади, повысить технический уровень технологического процесса восстановления дубрав посевом, а рекомендации по основным параметрам и режимам работы комбинированного устройства использовать на производстве. Комбинированное устройство прошло лабораторные и производственные испытания в Перкинском, Бондарском и Ярковском лесхозах Тамбовской области и Правобережном лесничестве учебно-опытного лесхоза ВГЛТА. Результаты научных исследований используются Всероссийским научно-исследовательским институтом лесоводства и механизации лесного хозяйства (ВНИИЛМ), Центральным опытно-конструкторским бюро лесохозяйственного машиностроения (ЦОКБлесхозмаш), Санкт-Петербургским научно-исследовательским институтом лесного хозяйства (СПбНИИЛХ) при проектировании и разработке конструкций лесных машин; Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академией (СПбГЛТА) при проведении НИР и в учебном процессе.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТА и ежегодных конференциях ВГЛТА (2003-2005 гг.), на всероссийской научно-практической конференции: «Химико-лесной комплекс: проблемы и решения» (Красноярск, 2003, 2005), на региональной научно-практической юбилейной конференции: «Лесное образование и лесная наука в XXI веке» (Воронеж, 2003), на международных научно-практических конференциях: «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского
севера» (Архангельск, 2004), «ЛІС, НАУКА, СУСПІЛЬСТВО» (Харьков, 2005), «Наука и образование на службе лесного комплекса» (Воронеж, 2005); опубликованы в межвузовских сборниках научных трудов: «Лесное хозяйство Поволжья» (Саратов, 2003), «Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса» (Воронеж, 2004) и научно-технический журнале «Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации» (Липецк, 2004).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 научных работ, получен патент на изобретение (№ 2236107), и подана заявка на изобретение: «Устройство для предпосевной обработки почвы и посева крупноплодных лесных семян» (заявка на изобретение № 2004125120/12 с приоритетом от 16.08 2004г.).
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Она включает 159 стр., из них 128 стр. основного текста, 38 ил., 5 табл., 132 наименований использованных источников, в том числе 14 иностранных.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Анализ способов и устройств для восстановления и выращивания дубрав
В результате многочисленных исследований [11, 13, 30, 31, 87, 89, 90] установлено, что создание культур на вырубках является сложным и трудоемким процессом. Наличие препятствий на вырубках в виде пней и крупных корней древесных пород затрудняет свободный проход тракторов и нормальную работу почвообрабатывающих и лесопосадочных машин. Определенные трудности при выращивании лесных культур на вырубках вызывает наличие поросли сопутствующих древесных и кустарниковых пород.
Широко известные и оправдавшие себя в прошлом способы создания культур дуба на вырубках, разработанные А.П. Молчановым, Б. Гузовским и В.Д. Огиевским [92], стали классическими примерами искусственного восстановления дубрав. Однако создание культур дуба по этим способам требует колоссальных затрат ручного труда, что при современных объемах лесовосстановления невыполнимо. Поэтому необходима более совершенная технология лесовосстановления.
Работы по совершенствованию технологии создания культур на вырубках развиваются в двух направлениях. Первое ориентируется на интенсивную расчистку площадей и последующую полосную или даже сплошную подготовку почвы. Второе предусматривает создание лесных культур на нераскорчеванных вырубках [19, 65, 73, 89, 114].
По первому направлению можно отметить, что корчевка пней на вырубках создает хорошие условия для широкого использования средств механизации при создании в выращивании культур. Исследования авторов Албяковой, Албякова, Наконечного, Герасименко [90] показывают, что опыт облесения раскорчеванных вырубок путем создания полосных и сплошных культур имеет большое значение и его надо использовать в дальнейшем. Однако раскорчевка вырубок в дубравах является весьма трудоемкой операцией. Исследованиями А.Н. Недашковского и Л.Е. Долгорученко установлено, что из всех древесных пород наиболее трудно корчуются дубовые пни. Поэтому корчевка пней на вырубках в дубравах требует применения специальной тяжелой техники, а также высоких затрат энергоресурсов.
В агротехническом отношении раскорчевка вырубок имеет и другие существенные недостатки. Корчеватели вместе с пнями сдвигают верхнюю наиболее плодородную часть почвы, перемещая все в межполосное пространство (Афанасьев). По Н.А. Соколовской и И.А. Марковой при работе корчевателя на 60-80% площади имеет место сильное обеднение почвы, содержание гумуса здесь в 1,5-3,6 раза снижается. На раскорчеванных вырубках сильно уплотняется почва, так как нарушается естественная сеть каналов от разложившихся корней и деятельности животных, через которые происходит обмен воды и воздуха. Кроме того, извлеченные из почвы пни складируются в большие валы, которые занимают 8-12% площади вырубки.
С экономической точки зрения раскорчевка вырубок является очень дорогостоящим мероприятием и значительно повышает себестоимость создания I га лесных культур.Перечисленные выше недостатки предопределяют отказ от раскорчевки пней на вырубках при создании лесных культур и говорят о низкой перспективности применения ее в будущем.
Отдельные авторы (Маслай) предлагают срезать пни на уровне почвы агрегатов с цепными рабочими органами, другие - фрезеровать их ротационными рабочими органами (Слюсарев, Плутоненко) или понижать пни силовым бесстружечным резанием (Агапонов).Применяется также технология разработки лесосек методом извлечения деревьев с корнями. Разработаны системы машин, позволяющие благодаря применению корнеперерезающего контура кольцевого ножа извлекать до 95-97% всей органической массы растущего дерева (Таубер).
Поиски успешного восстановления дубрав привели в конце XIX века к созданию культур дуба под пологом леса. Идея создания предварительных культур дуба была выдвинута в России О.К. Арнольдом в 1887 году. Впервые в дубравах ЦЧР опыт посева желудей под пологом леса с успехом осуществил Г.А. Корнаковский. Он четко поставил вопрос о неудовлетворительном возобновлении семенного дуба на лесосеках сплошной рубки и смене его другими породами. Путем наблюдений было отмечено, что самосев дуба, вышедший из-под полога на вырубку после сплошной рубки, имел преимущество перед посевами и посадками, произведенными на вырубках, так как он выигрывал время в развитии и росте до заселения вырубки степной травянистой и быстрорастущей древесно-кустарниковой растительностью [17].
Из лесохозяйственной практики и проведенных исследований известно, что при прорастании желудей в первую очередь начинает расти корень зародыша, который значительно углубляется в почву (до 15...25 см), прежде чем тронется в рост стеблевая часть. Быстрое углубление корня (до 28 см в первые 3 недели) спасает его от гибели в поверхностном, быстро высыхающем слое почвы. Корень дуба может углубляться быстрее, чем распространяется вглубь весеннее иссушение почвы. Удлинение корня продолжается в течение лета, и в первый год он достигает 60.. .100 см, а на глубокогумусированных супесчаных почвах - 1,5 м. На второй год жизни дубков длина стержневого корня увеличивается соответственно до 120... 200 см. Такая особенность формирования мощной корневой системы у дуба обеспечивается его замечательным приспособительным свойством [13]. Корневая система посевных дубков охватывает больший объем почвогруита. Пересадка сеянцев, длина корней которых не может превышать 30 см, неизбежно связана с их обрубкой, что явно отрицательно сказывается на дальнейшем развитии растений. У таких саженцев формируется поверхностная корневая система, и они навсегда утрачивают возможность использовать питательные вещества и влагу из глубоких горизонтов почвы. В насаждении возникает более напряженная конкуренция за влагу и питательные вещества. Обрубка стержневого корня не только нарушает структуру корневой системы. Нанесенная рана служит «воротами» для инфекции. Часто уже в возрасте 4...7 лет, начиная с обрубленного места, у многих саженцев образуется дупло. Это приводит к понижению биологической устойчивости культур, созданных посадкой [13].Еще в начале прошлого столетия лесоводы убедились в преимуществе культур дуба, созданных посевом, по сравнению с культурами, выращенными посадкой:
Теория рабочего процесса волнового диска и высевающего аппарата комбинированного устройства для посева желудей на вырубках
Одним из важнейших показателей, влияющих на приживаемость, рост и развитие семян, является качество предпосевной обработки почвы. В комбинированном устройстве для посева желудей на вырубках обработка почвы в посевной бороздке осуществляется волновым диском. Поэтому для обоснования основных конструктивных параметров волнового диска необходимо провести теоретические исследования его рабочего процесса [27,47,104].
Схема волнового диска и его основные геометрические параметры представлена на рисунке 2.3.
Будем считать, что конструктивно заданным геометрическим и кинематическим параметром считаются: Da- наружный диаметр диска, м; h - глубина хода диска, [м]; Ьд - ширина захвата при подходе диска, [м]; SB - расстояние между соседними гребнями волн на образующей диска, м (в предположении о синусоидальном характере их расположения); Varp = const — поступательная рабочая скорость агрегата, [м/с]. Рассмотрим процесс качения (со скольжением) по поверхности почвы диска, имеющего условный диаметр: Если ввести в рассмотрение коэффициент проскальзывания С,, то можем записать очевидное кинематическое соотношение: где сОд - угловая скорость диска при вращении относительно центра О, [с"1]. Отсюда: Анализ выражения (2.2) показывает, что 1. Угловая скорость прямо пропорциональна рабочей скорости агрегата. 2. При увеличении скольжения угловая скорость линейна уменьшается. При полном скольжении ( = 1) оэд = 0, и технологический процесс полностью нарушается. Следует отметить, что большое скольжение может быть вызвано, в частности, большим моментом сопротивления вращению волнового диска, или малой «несущей способностью» обрабатываемой почвы. 3. Угловая скорость линейно растет с увеличением глубины почвообработки (поскольку при этом уменьшается йу л (рисунок 2.3)). 4. Угловая скорость уменьшается при увеличении наружного диаметра диска Цц. Очевидно, окружная скорость нижней кромки диска, заглубленного в почву, определяется так: 5. Разделим формулу (2.3) на выражение: получим соотношение между окружной скоростью кромки диска и скоростью качения условного цилиндра по поверхности почвы: Отсюда можно сделать следующие выводы: 1. Эффективность технологического процесса волнового диска (разрыхление почвы на глубину h, вынос нижних слоев вверх, их интенсивное крошение и V перемешивание) прямо пропорциональна соотношению - -. При обычных д? условиях работы = 0,03...0,08 (ориентировочно) и h = (0,10...0,25)D выражение у Г) —Oh следовательно, создается благоприятные условия для работы диска. 2. При полном скольжении ( = 1) V0Kp = 0, и технологический процесс прекращается. 3. При уменьшении реакции со стороны почвы (т.е. при уменьшении ее «несущей способности»), скольжение растет, что приводит к снижению эффективности рабочего процесса. 4. При прочих равных условиях увеличение глубины иочвообработки влечет за собой повышение эффективности рабочего процесса. Теперь нам необходимо рассмотреть непосредственно процесс рыхления почвы диском. Обратимся к рисунку 2.3. Видно, что площадь заштрихованной фигуры (т.е. площадь почвы, на которую распространяется воздействие диска на глубине h в предположении, что SB« Dfl):
Размеры, определяющие «площадь воздействия» на глубине h - это ширина диска и «шаг» волн.
Обратимся теперь к рисунку 2.4, и на основании теории подобия при рассмотрении трапеций А С D В (в плоскости XOY в качение диска) и G Н F Е (в перпендикулярной плоскости) придем к очевидному заключению, что «площадь воздействия» диска на поверхности почвы может быть определена так:
Этот результат получен на основании очевидных геометрических соотношений (рисунок 0,5 окончательно:тяжести S вынимаемого объема почвы (рисунок 2.4) в плоскости качения диска. При рассмотрении трапеции ACDB имеем: окончательно:
На основании выражений (2.2) и (2.8) определим конечную скорость центратяжести единичного объема почвы: Теперь силу сопротивления перемещению единичного объема почвы из нижележащего слоя на поверхность представим так: Рассчитаем время t, по истечении которого почва выносится на поверхность. Из схемы, представленной на рисунке 2.4, видно, что:
Величину угла 8 определим из рассмотрения прямоугольного треугольника ОN М, в котором:Тогда: Теперь с учетом выражения (2.2) для угловой скорости диска мы можем записать:
Можно рассчитать силу W по формуле (2.15). Нас интересует общая сила сопротивления W, возникающая при работе диска, которую представим в формуле:где, і - число единичных объемов почвы, на которые одновременно воздействует диск при качении.
Величину і рассчитаем на основании геометрических соображений (рисунок 2.4): В результате проведенных теоретических исследований получены аналитические зависимости, позволяющие определять силу сопротивления рыхлению почвы. На основе этого можно сделать выводы о том, что сила сопротивления на рыхление пласта волновым диском увеличивается по мере увеличения глубины хода, рабочей скорости агрегата и плотности почвы (влияют ее тип, состояние, влажность и т.д.), причем увеличение сопротивления на рыхление при росте скорости и глубины почвообработки носит нелинейный характер (рисунок 2.5) и снижается при увеличении диаметра диска (рисунок 2.6). Из выражения (2.22) следует, что увеличение коэффициента скольжения приводит к интенсивному снижению силы W (вплоть до полного прекращения рыхления при1 ). При уменьшении шага волны SB увеличиваетсячисло единичных объемов почвы і, поэтому этот размер существенного влияния на силу сопротивления W не оказывает. Увеличение ширины захвата Ьд приводит к росту силы сопротивления W (и полного сопротивления орудия).
Методика экспериментальных исследований
Исследования проводились для определения коэффициента снятия и отвала дернины с поверхности посевной бороздки.
Для определения данного коэффициента измерялась длина участка, на котором произошло полное снятие и отвал дернины на определенной длине гона.
Испытания проводились на территории Левобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА лесхоза ввиду отсутствия слоя дернины в почвенном канале ВГЛТА. Перед началом испытаний проводились работы по выбору прямолинейного участка и его подготовке, заключающиеся в расчистке и разметке. Производился контроль твердости и влажности почвы. Агрегат устанавливался в начальную точку с выставленными параметрами. После начала движения агрегата и прохождения участка заглубления делалась отметка колышком, обозначающим начало мерного участка. После прохода агрегатом гона от начальной отметки рулеткой отмерялась длина участка, равная 10 метрам. Затем при помощи метровой линейки замерялись длины участков, на которых не произошло или произошло неполное снятие и отвал дернины и производилось их суммирование. Коэффициент снятия и отвала дернины определялся по выражению:где 1; - длина участка неснятой дернины;Lr - длина гона. Твердость почвы замерялась твердомером конструкции Ю. Ю. Ревякина на пути движения агрегата через один метр на глубину 12 см и колебалась в пределах 1,0-1,7 МПа. Влажность почвы составляла 12-15%. Скорость движения агрегата равнялась 0,26 м/с и определялась замером времени прохождения мерного участка пути, не содержащего отрезка разгона и заглубления. Точность измерений 1 см. Повторность опытов трехкратная.
Качество предпосевной обработки почвы в посевной бороздке является одним из важнейших показателей, влияющих на процесс высева желудей, их всхожесть, дальнейший рост и развитие молодых дубков. На качество обработки почвы существенно влияют не только тип и параметры рабочего органа, но и её технологические свойства: связность, пластичность, липкость и влажность [78]. Обработка почвы в определенном интервале влажности позволяет получить лучшее качество крошения, рыхления и перемешивания, обеспечивая повышение приживаемости лесных растений; требует меньших тягово-энергетических усилий и затрат.
Экспериментальные исследования проводились в почвенном канале кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТА и на территории Левобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА с целью получения различных технологичесішх свойств почвы, а также для обеспечения ровной экспериментальной поверхности почвы.Качество обработки почвы определялось равномерностью глубины посевной бороздки и степенью рыхлости почвы.
Глубина обработки почвы проверяется в нескольких местах по длине гона по всей ширине захвата агрегата. Замеры производятся линейкой, путем погружения её в рыхлый слой до дна, после выравнивания двух соседних бороздок [54]. Перед началом работ отбирались три пробы для контроля влажности почвы. Для определения глубины обработки почвы в посевной бороздке волновым диском выбирался отрезок пути длиной 4,5 м, не содержащий участков заглубления и выглублеыия устройства. Производилась нанесение разметки на данном отрезке через 0,5 м. Выполнялось выравнивание поверхности почвы щитом тяговой тележки, уплотнение и контроль твердости почвы. Затем выставлялась регулировка глубины хода волнового диска, и выполнялся проход мерного отрезка комбинированным устройством с определенной линейной скоростью движения.
После этого выравнивали гребни бороздки при помощи деревянной рейки. Замеры глубины бороздки производились в отмеченных точках погружением металлической линейки до дна бороздки. Повторность опытов была принята трехкратной. Затем повторяли эксперимент на других скоростях движения агрегата. Скорость движения агрегата определяли по времени прохождения мерного участка. После этой серии опытов изменяли регулировку глубины хода волнового диска и повторяли эксперимент. Глубина хода волнового диска устанавливалась равной 8, 10 и 12 см. Скорость движения агрегата принималась равной 0,28, 0,56 и 1,0 м/с. Точность измерений ±0,5 см. Повторность опытов трехкратная.
Степень рыхлости почвы характеризуется коэффициентом еспушенности. Коэффициент вспушенности определяется путем деления глубины вспаханного слоя на среднюю глубину в борозде [25, 52]. Чем выше рыхление почвы, тем выше коэффициент вспушенности (при хорошем рыхлении он равняется 1,3—1,4).
Для определения коэффициента вспушенности была произведена серия опытов. Перед началом эксперимента было произведено рыхление почвы в канале, выравнивание её поверхности при помощи лопаты, граблей и отвала тяговой тележки, увлажнение и уплотнение. Также была сделана разметка участка длиной 4,5 м, не содержащего отрезков разгона и торможения, через каждые 0,5 м. Измерения профиля и глубины бороздки производились при помощи координатной рамки (рисунок 3.1), сконструированной на кафедре механизации лесного хозяйства ВЛТИ доц. В. И. Верпшниным. Координатная рамка состоит из прямоугольной металлической рамки 1, устанавливаемой с помощью штырей на стенки почвенного канала так, чтобы поперечные стороны рамки, были перпендикулярны к направлению рабочего хода агрегата. К одному из поперечных уголков рамки закреплена металлическая линейка 2 с точностью деления 1 мм, с помощью которой снимается поперечная координата. На поперечные уголки рамки с помощью опорных роликов 3 опирается продольная, горизонтально расположенная линейка 4, измеряющая продольную координату.. На поверхности продольной линейки закреплена с помощью роликов каретка 5, имеющая возможность перемещаться вдоль линейки, и устанавливается в заданном месте. На каретке закреплена
Исследование качества подготовки почвы в посевной бороздке волновым диском
Качество предпосевной обработки почвы в посевной бороздке является одним из важнейших показателей, влияющих на процесс высева желудей, их всхожесть, дальнейший рост и развитие молодых дубков. На качество обработки почвы существенно влияют не только тип и параметры рабочего органа, но и её технологические свойства: связность, пластичность, липкость и влажность [78]. Обработка почвы в определенном интервале влажности позволяет получить лучшее качество крошения, рыхления и перемешивания, обеспечивая повышение приживаемости лесных растений, требует меньших тягово-энергетических усилий и затрат. Качество обработки почвы определялось равномерностью глубины посевной бороздки и степенью рыхлости почвы. Глубину обработки почвы проверяли в нескольких местах по длине гона по всей ширине захвата агрегата. Замеры производили линейкой, путем погружения её в рыхлый слой до дна, после выравнивания двух соседних бороздок [54]. Среднее отклонение от заданной глубины не должно превышать ± 1 см. Степень рыхлости почвы определяли путем деления глубины вспаханного слоя на среднюю глубину в борозде. Чем выше рыхление почвы, тем выше коэффициент вспушенности (при хорошем рыхлении он равняется 1,3—1,4) [25].
Проведены исследования по определению качества обработки почвы посевной бороздки комбинированным устройством для посева желудей на вырубках. При проведении исследований использованы почвоуглубитель-дерносним с пером диаметром 16 мм и волновой диск диаметром 420 мм и шириной волны 30 мм. Глубину хода волнового диска принимали равной 8, 10 и 12 см [57], поступательная скорость движения агрегата изменялась от 0,28 до 1,0 м/с, а влажность почвы изменялась в пределах от 5. до 20 %. Повторность опытов была принята трехкратной.
В первой серии опытов необходимо было определить глубину хода волнового диска, при которой будет обеспечиваться, заданная глубина (минимум 8 см) обработки посевной бороздки. Опыты проводили при влажности почвы равной 5,2%. Для этого опорными лыжами устанавливали глубину хода волнового диска равную 8 см, затем 10 и 12 см. При различных поступательных скоростях движения агрегата производили пробные проходы на экспериментальном участке. После прохода измеряли глубину бороздки по описанной выше методике в 10 точках участка. По результатам полученных данных вычисляли среднюю глубину посевной бороздки. Данные исследований обработаны и представлены на рисунке 4.3
Анализируя полученные данные, следует отметить, что средняя глубина посевной бороздки всегда меньше глубины хода волнового диска. Поэтому для обеспечения заданной глубины посевной бороздки необходимо установить глубину хода волнового диска больше минимальной величины глубины посевной бороздки. С увеличением поступательной скорости движения агрегата наблюдается слабое,близкое к линейному увеличение средней глубины посевной бороздки. Следовательно, поступательная скорость движения агрегата оказывает незначительное влияние на глубину посевной бороздки, образуемой волновым диском. Отсюда можно сделать вывод о том, что наилучшей глубиной хода волнового диска является глубина равная 10 см. Глубина хода волнового диска меньше 10 см не обеспечивает образование необходимой минимальной глубины посевной бороздки. Установка глубины хода волнового диска более 10 см нецелесообразна, так как при этом не выполняются принципы ресурсосбережения и минимализации глубины обработки почвы. Глубина рыхления посевной бороздки колебалась в пределах ±6,2% в зависимости от неровностей горизонта почвы. Полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с проведенными теоретическими исследованиями, что отражено на рисунке 4.4.пределах от 5 до 20 % и скоростях движения агрегата от 0,28 до 1,0 м/с. Глубина хода волнового диска, основываясь на результатах предыдущих опытных исследований, была установлена равной 10 см. Для этого после прохода орудия в 10 точках участка замеряли глубину борозды h6 и глубину h обработанного слоя. Вычисляли средние значения глубины h6 ср. бороздки и глубины h06P обработанного слоя и затем рассчитывали коэффициент вспушенности по формуле:
