Введение к работе
Актуальность темы. На территории стран СНГ ежегодно вырубается более 2 млн. га леса* а площади искусственного его восстановления кз превшеот I мли. ра. Такое отставание лесовосстановяеная от темпов рубок объясняется отчасти недостаточным уровнем иеханн-эапяи лесозосстановительных работ. В лесокультурном производстве самым трудоемким я определяющим дальнейшие технологии всего комплекса лесовосстаиовительных работ является процесс подготовка вирубок под посадку лесных культур, вялючаякгяй корчевку пней. Технология,основанные на енлочаюй раечпстне вмрубок от пней с применением серийных рычажных корчевателей на гусеничном ходу, не удовлетворяют современник! экологическим я рееурсосберегаягам требованиям, тая как при их праманекяя разрушается естественная лесная среда, снижается плодородие почв и не используется пневая древесина. Технологии полосной расчиетки вырубок не находят широкого применения ввиду отсутствия средств механизация для удаления крупных пней диаметром более 0,5 м, которые не могут удалять рычаяные корчеватели. Чаще всего лесные культуры создаются путен прокладки узких извилистых или прерывистых минерализованных полос по нерас-корчеванной вырубке, иногда с применением машин для поштешя пне?:. Однако, в этой случае, трудно механизировать работы по посадке а уходу за лесными культурами. Такие культуры являются нетехнологичными, они теряются среди поросли и гибнут, что не позволяет получать качественные древостой в запланированные сроки.
В городском зеленом хоэяйстзе уровень механизации не превышает 30 %. В технологических процессах озеленения больной удельный вес занимают работы по посадке и уходу за зелеными насаждениям», вклвчапщяе такие трудоемкие операции, как удаление пней и подготовка посадочных ям. Вследствие специфики городских условий (стесненность территорий, наличие твердых дорожных покрытий и коммуникаций, засоренность почв твердыми включениями) особо трудоемким является удаление пней, так как при этом обкапывание и переруба-ваняе боковых корней производится, как правило, вручную.
Таким образом, как в лесном хозяйстве, так и в зеленом строительстве недостаточные объемы и низкое качество лесовосстаиовительных работ обусловлена отсутствием эффективных средств кеханаза-цяа, удовлетворявших современным экологическим и ресурсосбервгая-
щим требованиям. Необходимы научные исследования, направленные на создание качественно новых рабочих органов, машин и технологи? для лесовосстановления и, в первую очередь, для наиболее трудоемких операций удаления пней и выкапывания посадочных ям,
Цель работы; повышение эффективности и качества лесовосстановления путем создания принципиально новых высокоэффективных вырезающих и измельчавших активных рабочих органов и малин для удаления пней и выкапывания посадочных ям и разработки на их базе экологически безопасных и ресурсосберегающих технологий.
Научная новизна. Обоснованы экологически безопасные и ресурсосберегающие технологии удаления пней на лесных вырубках, а также малины с активными вырезающими и измельчающими рабочими органами. Разработаны теоретически и проверены экспериментально методы расчета сил резания корневой и пневой древесины режущими элементами вырезающих и измельчающих рабочих органов для удаления пней по прочностным свойствам корневой и пневой древесины, в том числе при затуплении режущих элементов. Созданы принципиально новые высокоэффективные рабочие органы для удаления пней вырезающе-крутящего действия - трубчатая фреза и измельчающего - коническая фреза. Составлены математические модели рабочих процессов трубчатой и конической фрез для удаления пней, шнекового бура для выкапывания посадочных ям и машин в целом с этими рабочими органами, позволяющие проводить анализ этих процессов и находить оптимальные конструктивные параметры и режимы, а также границы работоспособности, определять силовые и энергетические характеристики процессов по физико- механическим свойствам среды пень-почва. Теоретически обоснованы и экспериментально исследованы параметры и режимы новых рабочих органов и машин. Определены типоразмеры этих рабочих органов и типаж машин.
Технические решения принципиально новых рабочих органов - трубчатой и конической фрез для удаления пней защищены 8 авторскими свидетельствами СССР.
Практическая ценность; По результатам исследований получены исходные данные в виде формул, графиков, таблиц для проектирования рабочих органов и машин для удаления пней и выкапывания посадочных ям. Разработаны методики инженерного расчета основных конструктивных параметров, кинематических режимов, силовых и энергетических характеристик трубчатой фрезы для вырезания пней, конической фрезы для измельчения пней, шнекового бура для выкапывания ям, а также машин в целом с этими рабочими органами. Разработаны конструкции машин для удаления пней и выкапывания посадочных
ям для различных почвенио-кяиыатических, древесно-растительных и хозяйственных условий.
Реализация работа. Сеиейетво иаяин для удаления пней и выкапывания посадочных ям на базе тракторов клаееа тяга 30, 20 и 14 кН для условий леса и лесопарков, городского зеленого строительства, фруктового и декоративного садоводства создано в развитие исследования автора и под его научным руководством. Машины прошли Государственные испытания на МИС, поставлены на серийное производство и эксплуатируются в различных регионах стран СНГ.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены: на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского государственного университета леса (1986...1999 гг.); на технических советах управления Укрзе-ленстрой (1935...1999 гг.); на совещании работников и специалистов городского зеленого хозяйства РСФСР (1985 г); на технических советах Шнистерства лесного хозяйства Украины (1990...1999гг.); на технических советах Министерства лесного хозяйства Российской федерации (1990...1994гг.). Макет мазикн для удаления пней и выкапывания посадочных ям ЯКН-2 экспонировался на международной выставке "Лесдрев?ші-90в (г.Москва); мавина ЯКП-0,6 экспонировалась на международной выставке "Сельхозтехника -95" (г.Киев).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 статей, получено 8 авторских свидетельств СССР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литература 310 наименований и 19 приложений. Работа содерздт 494 страницы, II? рисунков, 28 таблиц.