Введение к работе
Актуальность темы. В лесохозяйственном производстве нашей страны, важное значение имеет не только рациональное использование лесов, но и их восстановление. Федеральным Агентством лесной службы Министерства природных ресурсов РФ на 2003...2008 г. предусмотрены лесовосстановительные работы на площади более 8 млн. га. Ежегодные требуемые объемы лесовосстановления оцениваются площадью не менее 2,5...3,0 млн. га. Для этого требуется около 10-12 тыс.т. семян, в том числе 700...1000 т. семян хвойных пород, которые являются наиболее ценными для народного хозяйства страны и доля которых при создании лесных культур составляет 82-83%. Семена, необходимые для посева и выращивания посадочного материала в питомниках, должны иметь высокие посевные качества. Для улучшения посевных качеств их подвергают ряду технологических операций (обескрыливанию, очистке, сортированию и др.). Сортирование семян по размерам и удельной массе (плотности) является важнейшей заключительной стадией всего технологического процесса обработки лесных семян. Для этого используются устройства и семяочистительные машины различных типов (ОВС-2, ОР-2, ВЛС-1, СУМ-1, МОС-1, УМО-1 и МОС-1А), которые не обеспечивают достаточно высокого качества выполнения технологических операций по вторичной очистке и сортированию семян.
Проектируемые и применяемые в лесном хозяйстве различные решетные установки также недостаточно совершенны, так как их основные кинематические и конструктивные параметры определены с учетом классической теории, согласно которой считают, что рабочие органы совершают гармонические колебания по прямолинейной траектории. Исследованиями П.М. Василенко, B.C. Быкова и др. установлено, что применение существующей теории рабочего процесса плоскорешетного сепарирования при расчетах приводит к ошибкам в 10-15 %. Установлено, что колебания рабочих органов имеют негармонический характер, а траектория движения качающихся рабочих органов приближается к возвратно-вращательному движению с радиусом приблизительно равным длине подвесок решетного стана. Так как данные исследования были проведены применительно к сельскому хозяйству в частности сортированию зерна, то представляется целесообразным провести дополнительные экспериментальные исследования с целью изучения процесса сортирования лесных семян и определения наилучших параметров с учетом указанных предложений по интенсификации плоскорешетного сортирования.
Работа является частью научных исследований госбюджетной тематики ВГЛТА «Совершенствование машин для лесовосстановления рубок ухода в различных типах леса» № ГР 01.96.0.010580.
Цель исследований. Повышение качества вторичного сортирования лесных семян на основе обоснования кинематических и конструктивных параметров решетной установки.
Объект исследования. Исходный семенной материал сосны обыкновенной и технологический процесс вторичного сортирования лесных семян решетной установкой с новым механизмом подвески и амплитуды колебаний решетного стана.
Предмет исследования. Закономерности процесса прохождения семян через отверстия решет с учетом влияния кинематических и конструктивных параметров.
Методика исследований. При изучении свойств исходного вороха и семян использованы общие и стандартные методики. Теоретические исследования основаны на теории вероятности, дифференциальном и интегральном исчислении, основных законах механи-
ки. При экспериментальных исследованиях применены методы физического моделирования и теория планирования эксперимента. Обработка результатов исследований и проведение расчетов выполнены на ЭВМ с использованием стандартных программ и методик.
Научная новизна заключается в изучении состава исходного семенного вороха, его компонентов, основных свойств семян сосны обыкновенной и их влияния на технологические и кинематические параметры решетной установки и качество сортирования лесных семян на размерные фракции; в совершенствовании решетной установки отличающейся тем, что она дополнительно содержит приспособление для изменения длины подвесок и амплитуды колебаний решетного стана; в получении аналитических зависимостей с компьютерной поддержкой позволяющих оценивать влияние кинематических и конструктивных параметров движения решета на качество сортирования лесных семян.
Научные положения, выносимые на защиту:
усовершенствованная конструкция решетной установки для вторичной очистки и сортирования лесных семян (патент РФ на полезную модель № 46685);
аналитические зависимости, с компьютерной поддержкой позволяющие оценивать влияние кинематических и конструктивных параметров движения решета на качество сортирования лесных семян;
основные технологические свойства исходного вороха семян сосны обыкновенной;
обоснованные кинематические параметры и основные технологические режимы работы, обеспечивающие повышение качества, технологического процесса обработки семян хвойных пород.
Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена положительными результатами лабораторных и производственных испытаний усовершенствованной решетной установки, а также сходимостью экспериментальных и теоретических данных.
Практическая ценность и реализация работы заключается в том, что результаты научных исследований позволяют на стадии проектирования семяочистительных машин обосновывать кинематические и конструктивные параметры решетной установки, повышать технический уровень и качество технологического процесса обработки семян хвойных пород на существующих и вновь создаваемых семяочистительных машинах, а рекомендации по выбору основных параметров и режимов работы решетной установки использовать на производстве. Усовершенствованная решетная установка прошла производственную проверку в ФГУ «Новооскольский лесхоз» Агентства лесного хозяйства по Белгородской области и в ФГУ «Елецкий лесхоз» Липецкой области, а результаты научных исследований использованы в научно-исследовательском институте горного лесоводства и экологии леса (ФГУ «НИИгорлесэкол») и в центральном опытно-конструкторском бюро лесохозяйственного машиностроения (ЦОКБ «Лесхозмаш»).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТА (2002-2005г.), на ежегодных конференциях ППС ВГЛТА (2003-2005г.), всероссийской научно-практической конференции (Красноярск, 2003г.), международной научно-технической конференции, посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского севера» (Архангельск, 2004г), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2004г.), міжнародної ювілейної наукової конференції, присвяченої 75-річчю із дня заснування УкрНДІЛГА (Харків, 2005г.) и международной научно-
практической конференции «Наука и образование на службе лесного комплекса (к 75-летию ВГЛТА)» (Воронеж, 2005г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 научных работ и получен патент РФ на полезную модель № 46685.
Объем 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 138 стр. основного текста, 40 ил., 10 табл., 139 наименований использованных источников, в том числе 9 иностранных, и приложений на 21 стр.
