автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование технологического процесса, параметров рабочих органов и режимов машины для обработи почвы на волоках в горных условиях

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА

На правах рукописи

КЛЯЧКО Диитрий Александрович

удк бъ&гът.ъ-.бы.ж.ю

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И РЕШОВ РАБОТЫ МАННЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ВОЛОКАХ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.21.01 "Технология и катины лесного хозяйства и лесозаготовок"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мооква-1991*

Работа выполнена во Всероссийском ордена Трудового Краоного Знамени научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесого хозяйства (БНЙИЛМ)

Научный руководитель - кандидат технических наук, у ведущий научный сотрудник

Сериков Ю.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Винокуров В.Н.,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Казаков В.И.

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт ■ горного лесоводства и экологии

Защита состоится " М " А'О-р'ГсЪ хдд4 г. в ч^с на заседании спациализирова1 .ого совета Д 053.31.01 при Моск-.-зском Государственном Университете Леса п<- адресу: 141200 Мытищи-1 Московской области, Московский Государственный Университет Леса.

С диссертацией шжно ознакошться в библиотеке .шотитута

Отзывы В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ -С ЗАВЕРЕННЫМИ П0ДД11СЯ?^1 просим направлять по адресу: 141200, Мытищи-1 Московской области, МГУЛ. Ученое секретарю.

Автореферат разослан " " 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Ю.П.СИЛЕНОВ

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Горные леса России занимают около 28% всей лесспокрытой площади. В горних лесах заготавливается 11% всей древесниц, что составляет млн.м3. В настоящее время основной объем древесины трелюется с лесосеки тракторами. Механизированные лесозаготовки существенно у-удшают экологическую обстановку на вырубке: нарушается почвенный покров, изменяются водно-физические свойства, что способствует развитию эрозионных процессов. Особенно сильно водная эрозия проявляется на временных волоках. Tai: как площадь волоков занимает до 60% от площади лесосеки, то создашю технологии и машин для предотвращения эрозионных процессов на вырубке является актуальной задачей.

Налью исследований является разработка технологии противо-эрозионной обработки почвн на временных волоках горных вырубок п создание малины для ее осуществления.

Научная новизна исследований и полученных результатов. На основании теоретических п экспериментальных исследований шзработшш технология для предотвращения водной эрозии на волоках, методика определенля параметров противоэрозионных валов, технологическая схема, установлены основные параметры рабочих органов и режимы работы машины для осуществления предложенное! технологии; изучен процесс перемещения и формирования • почвенного вала при дискретно работающем отвальном рабочем ор~ гане, предложены методики определения радиуса кривизны отвала в зависимости от кинематической схемы машины, физлно-мохани-ческих свойств почвы и рельефа. Новизна разработки подтверждена двумя авторскими свидетельствами на способ и конструкцию машины.

• Практическая значимость и реализация результатов исследований. Работа выполнена в процессе создания машины для обработки почвы на волоках, которая включена в"0пстему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1991-2000 г*г. Часть 1У. Лесное хозяйство и защитное лесоразведение". Полученные данные были использованы в ЦОКБлесхоз-маш при разработке машины для протлвозрозионной обработки почвы на волоках MB-I и могут быть полезными в НИИ и КБ при раз-работге орудий, слузкащих для механизации подготовительных работ

— ч» —

при лесовосстановлегаш и противоэрозиошюй обработке почвы в горных лесах. Доработка документации и изготовление улучшенного образца включены в план ВШГЛМа по программе "Российский лео" на 1994 г.

Апробация работы. Отдельные положения и результаты исследований были включены в доклады и сообщения на научных конференциях молодых ученых и аспирантов ВНИИЛМ (1981-1993 г.г., на заседаниях научно-методической сокщш Ученого Совета ВНЖШ по вопросам механизации лесного хозяйства (1986-1993 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах и двух авторских свидетельствах на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертационная.работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка попользованной литературы (95 наименований) и приложений. Работа излояена настраницах машинописного текста, вклкн чает С5 рисунков,22 таблиц и ¿0 пралояешй.

СОДЕИОШИЕ РАБОТЫ

Во введении даны обоснование, цель и аннотация работы, показана актуальность томи и предотавленч основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе д-^сертации сделан анализ исследований по влиянию механизированных заготовок древесины на горк к вырубках на изменение почвенного покрова. Исследованиями Боленко Г.Т., Гораешша Н.М., Демьянова В.Д., Казанкина Л.П., Клипцо-ва Л.И., Молоткова П.Н. и других авторов установлено, что в зависимости от крутизны и протяженности склонов, 1а изрезан-ности, формы и размера лесосеки, способов и интенсивности рубок почва повреждается на 30...90%. При крутизне склона меньше 10° повреждения почвы составляют с9%, а прг крутизне 20° - 63$. Возрастание протяженности трелевки от 100 до 500 м приводит к увеличен™ повреждаемости почвы с 19 до 64$, при снлоино-лесосечннх рубкчх псчреудается 55...90% лесооеки, а при постепенных и выборочных - '¿4...29%.

Особе!,но сильное изпгшениэ поверхности почвы пронс:. эдит на трелевочных вологлх, площадь которых составляет до 60$ от тдачдя л?соски» Не г.кит.страпнпос пологлх после 100...150

почпч уменьшается в 30...40 раз.

объемная масса и твердость возрастают соотвотственно в 1.5...3 и 6...11 раз,по сравнению с неповрежденной почвой. В результата этих изменений-на волоках начинает развиваться водная эрозия. Даже на волоках с крутизной до 2° происходит смыв почвы до 100 м3/га в год, при возрастание крутизны волока о 10° до 30° смыв почвы увеличивается соответственно в 2 и 5 раза. Под влиянием названных причин, па вцрубке образую!„я значительные площади волоков с резко ухудшенными водно-физическими и лесорас-тителыш..л условиями. В результата этого значительные площади на десятки лет выпадают из полезного использования, а магистральные волоки выходят из строя.

Анализ противоэрозиошшх мероприятий, способов и машин для их осуществления показал, что для борьбы с водной эрозией почв на волоках в настоящее время не существует эффективных средств. Таким образом, возникла необходимость создашш способа проти-воэрозионной обработки почвы на волоках и машины для ого осуществления.

На основак'ш анализа состояния вопроса определены следующие задачи исследований:

1. Изучить условия работы машин на волоках горных вырубок. Определить основные параметры волоков.

2. Провести теоретический ^асчет параметров противоэрозиошшх валов.

3» Провести теоретические исследования по выбору и обоснованию технологической схемы машины. Выбрать- и обосновать основные параметры рабочего органа машины, рекпмов ее работы.

4. Изучить процесс перемещения почвогрунта дискретно работающим отвалом.

5. Провести лабораторные и полевые исследования опытного образца машины. Выбрать тип опорных' устройств. Провести энергооценку технологических схем машины и установить ее оптимальный реним работы.

6. Разработать и утвердить лесотехнические и исходные требования на создаваемую машину.

Во второй главе диссертации изложены опытные данные по изучению условий работы на волоках и их основные параметры. Исследования проводились па Северном Кавказе, Сахалине, Урале и Алтае в девяти хозяйствах. К основным параметрам волоков, оказываю,дал влияние на способ борьбы о водной эрозией и условия

работы машины, относятся: ширина, поперечный и продольные уклоны, поперет'чый и продольный профили, микрорельеф волоков и водно-физические показатели почвы на них.

В результате проведенных исследований установлено, что в зависимости от технологии лесозаготовок в основном встречаются два типа профиля волоков: корытообразный и волнообразны!!. Эти типы профилей, как показала обработка.'материалов на ЭВМ ЕС 1033, достаточно хорошо описываются уравнениями пятого порядка. Установлено, что ширина волоков в р. зных региона:! колеблется от 2.4 до 6,2 м; их продольный уклон превышает 25°, а поперечный находится в пределах £ 10°. На небольшие участках поверхность волоков могло представить частью плоскости. Анализ полученных уравнений этих плоскостей показал, что микрорельеф волоков в основном колеблется в пределах £ 0,14 м. Твердость почвогрунтов на волоках увеличивается в 10 раз, а влагопроницаемость уменьшается в 100 раз. I

В третьей главе диссертации обосновывается способ борьбы с . водной эрозией на волоках,приводятся расчеты основных параметров противоэрозионных валов и анализ кинематических схем машин для его выполнения. В результате анализа патентшг: и научно-технических материалов был предложен спос б борьбы с водной эрозией на волоках, защищенный авторским свидетельством 1Ь 1064877. Этот способ включает выравнивание поверхности волока за счет рыхления на глубину до 25 см и устройство вал„в высотой до 35 с;.: для задержания стока или сникения скорости стекающей воды. Этим достигается сочетание' агротехнического и лесомелиоративного способов - улучшение водно-физических свойств почво-грунта за счет рыхления и уменьшения эрозии почв и посадки культур на валах.

На рис. I дона схема к определению параметров вала, где

Л, - расстояние между валами,м; 8 - длина вала.м; О - угол примыкания вала к продольной оси волока,град.; - продольный уклон волока, град.; У -поперечный уклон волока,град; У \\р соответственно сухой и мокрый углы естественных откосов вала,град.; И - глубина выемки почв "фунта, м.

Гнс. 1 Схема к определению параметра вала

Б обще!,: случае объем вала V) зависит от объема выемки грунта и определяется по формуле

■ <1>

где - коэффициент разрпхленш. грунта; - коэффициент потери грунта'при формировании зала.

С достаточной точностью объем вала моа-о определить по фо'ь муле . . //2. р

(2)

где II - высота вала, и. Объем выемки равен

Подставив в выражение (I) значение форлул (2) и (3) и решая относительно // н // получим

/? = (И-Й- Ц+ЧН1 -А0- (4)

К'Лг

где _р

И^ХгАг -А • С030- И1?*'А'г 'СОЮ¡1 ■ СОЮ(-Щ^-ь]

Используя вышеприведенные формулы, была составлена специальная программа для ЭВМ ЕС 1033 для определения объема вала У , объема прудка Уз. п глубины выемки грунта/?.

А^алпь полученных числовых данных ь-жазывает, что объем задерживаемой воды в прудке зависит от высоты вала, продольного и поперечного уклона волока, угла примыкания почвенного вала. При изменении.высоты вала с 0,2 до 0,4 м и попоречнегл уклоне волока равном 0° объем задерживаемой воды увеличивается в 30...40 раз. Для практических расчетов объема перехватываемой воды, необходимой глубины хода рабочего органа и объема земляных работ полученные данные были обработаны "о программе

и получек^ равнения регрзсии для определения объема

прудка

Уг , глубины и объема внешш грунта !/з У 2 = 44,34-1,89^-1,090 + 332,08Н2 +0,06^ + 0,01С?|0,С./^ (6) ¡у = 0,09+0,0015«/ - 0,00076? +0.99Н2 (V)

)/ з = -0,29 + 1,76Н + 0,004 </ (8)

Критерии Фишэра Р и Стьюдента"^ при Ъ% уровне значимости подтверждают их достоверность, а коэффициент множественной корреляции /? находится в диапазоне 0,77...О,99. Следовательно, эти уравнения с достаточной достоверностью описывают исследуемый процесс и могут быть использованы при расчете основных параметров рабочих органов и режимов работы машины. В процессе создания машины с целью выбора ез технологической схемы, наиболее полно отвечающей требования!«;, были проработаны четыре варианта машин . Все че тра варианта были изготовлены в металле и опробованы в полевых условиях. В результате бшш отобраны две схемы, с которыми были продолжены исследования. Схе л машины с механическим приводом отвала была защищена авторским свидетельством № 1033019.

Проведр-' анализ схемы машины с механическим приводом (рис.2)

Рис. 2 Кинематическая схема машины с механическим приводом Для этого составим уравнение движения отвала. Пр1 равномерном движении машины вдоль оси ОХ I/-сон И за время пройденный путь равен {/• с/~6 Координаты точюРопределят-ся следующей системой параметрических уравнений

ГХ= № + е±со$(е-<1)

I у=(?,■<-¿¿ь{9-л)

Йнпчение угла равно

(9)

¿С = Ч'+иР-ССОЗ

-агссбр

г ^¿и(у-г;

После подстановки в систему уравнений (9 ) значения угла

1/ГГ-Зг. > М-еЛ/-^)

-аГССО! * ^^&

И

2я Уг^+о/*- • сога/-у;

! ^фе.Ше-^ссц •]

Входящие в эти уравнения буквенные обозначения величин, характеризующих гапюматичеысие параметры машины, показаны на рис. 2. Учитывая значительное количество параметров, влияющих на технологический процесс образования валов для установления связей и зависимостей било проведено математическое моделирование. Для этого была составлена программа для ЭВМ ЕС 1033. В результате решения программы получены числовые данные, связывающие парамзтры ..лщцш с качественными показателями: Высотой почвенного вала Н и глубиной хода рабочего органа . Для нахождения уравнений связи между этими величинами была использована программа "ШОЯМ".

Н = -6074-1 ,4Хг+2,9Х2- 1,4Х3 +1,ЗХ4 -2,4Х5 -0,001Х| -0,002Х^

(12)

'/; = -418+1,0Х1+2,К2-0,9Х3+0,75Х4~1,ЗХ5 -П,00П| -0,002Х§

(13)

где - радиус колеса (Хт); ? - д^ина рычага ОА(Х2); К - длина рычага ВС(Х^); б г- расстояние от точки подвеса отвала до крайней ее точки (Х4); о/ - высота установки отвала относительно рамы (Х^).

Анализ статистических характеристик подтверждает, что уравнения проходят по Г и ^ критериям, а коэффициенты множественной корреляции для уравнений (12) и (13) соответственно равны

U

0,88 м 0,89. Оптимальные значения параметров иашлны определялись с исгользованием диссоциативно-шагозого метода при следующем условии оптимизации

TSbiz / (I4)

Подставив в уравнешю (17) его числовые значения, преобразуем относительно Xg..Подставив Х5 в уравнение (13), приведем подобные члены. При условии, что // ■—"-/«¿Л определим значения Xj= 477 ш и Хд = 1175 ш. Для определения и Хд приравняем их поочередно к , построим параболы (рис. 3) и определил, что значения Xgt* 120 мм, Хд= 434 мм. Определил Xg= 270 мм.

Рис. 3 Грэсгик пвиспмости глубины хода от параметров Х2иХ3 ■

Аналогичным образом проводилось определение параметров машины с гидравлическим приводом

Кинематические параметры машины указаны на схеме (рис. 4). Найдем координаты точки Л

faVotUfiC. + ZrCOfF /(is)

-Л

Fnc. 4 Кшк ¡этические схемы маишны

с гидравлическим приводом отвала

где Со/ - длина гидроцилиндра при полностью втязг/том штоке; - подача масла за один оборот насоса;

■ £ - КПД гидравлического привода; - поредаточное отношение насоса; а?ц - диаматр пэрипя 1лдроцилиндра; Хзч -радиус ведущей звездочки; Сг/> - передаточное число траисмпссни трактора. Используя метод математического моделирования п регрессионный анализ были получены уравнения связи

• /'1*2Ц7?О,т4?9&*О,$9Х?*0,65Х,-О,0003?х1-0,000ж5 - (I?)

- 0,0003Х$

- 0,0052X1(18)

где сХ. - утол рабочей поверхности кулачка (Xj) ; of - высота установи! отвала относительно рамы (Х2); R - радиус колеса (Х3); - расстояние от точки подвеса отвала до крайней его точки (х4) - длила гидроцплпвдра с убранным штоком (Х5); ' О/ - длина рычага СК (Xg) ; 62. - дайна рычага ВС (Хг,).

Анализ статистичес1шх характеристик такяо подтвердил, что уравнения проходят по Г и 6 критерия;.!. Кооффщианты i,божественной корреляции соответственно равны 0,94 и 0,93. Пей условии, что h —rtui'e, определим, что Х5 = 515 мл; Хц= 460 ; а пз анализа парабол (рис. 5) найдем Xj= I?'; мм; Х2= 2С0 мм; Х3 = 796 мм;Х4 = IldO мм. Определим Xy •- 153 п.:.

Рис. 5 График зависимости глубины хода от параметров ^^¡^¡Х^

Подставив полученные значения параметров машины в уравнение (17) и (18), найдем, что// = 62 т, Н = 344 мм, т.е. полученные параметры глипты обеспечивают получение отклика в заданном диапазоне. В дальнейшее при проведении лабораторных и полевых исследований это было подтверждено.

В четвертой главе диссертации рассматривается процесс формирования почвенного вала периодически заглубляющимся отвалом и обосновываются его основные параметры. Обоснование рационального процесса строительства вала и БЫбор основных параметров . •рабочих органов машины потребовало проведения теоретических и экспериментальных исследований.

В общем случае процесс устройства вала можно представить схемой (рис. 6), на киторой можно выделить несколько характерных участков: _ формирование тела волочения

) перед отвалом ДД| . - формирование вала отвалом %Д2

4_ис\.л> а _ у .. - формирование вала за счет

- У осыпания грунта Д^Дд

Рио. 6 С-ема строительства _ ХСшостой ход машины Д3Д4 вол а

Для формирования вала требуемой высоты и длины необходимо выполнить условие

h/fè h/z+ll/з +АЛ (19)

где IvC~ объем грунта, перемещаемый отвалом при прохождении его по участку Д^*» hA ~ объем грунта, необходимый для формирования вала; l^/j - объем грглта, расходуемы!! на выравнивание поперечного профиля волока; Ь/у - объем грунта, который сходит с отвала в период волочения.

Для обоснования технологического процесса и выбора параметров кинематической схемы машины и ее рабочих органов необходимо определить составлявшие уравнения (19). При движении машины по горизонтальному участку и угле установки отвала в плане 90°, перед отвалом образуется тело волочения (pic. 7). Объем этого тела на горизонтальном участке'равен

(20)

где И4- объем призмы;/)^-/^ -Г объем части конуса; 1ф? - объем i м г Jwùt? J сегмента

Рис» 7 Объем тела волочения

Значения¿(/^/Ц,/<¿5 дйя горизонтального участка в общем случае можно определить из уравнений

¿о .£Сг-^{>£-, ,

--(21)

Ж Г А - _

—-

¡л/* = к/т = -'ТЗЙрЖ

(23)

где

длина пр..лмы

Л-

угол естестве1шого откоса грун-

та; К - радиус отвала; оСо - центральный угол призмы волочения; у- - глубина резания в текущий момент; Л - высота призмы грунта.

Значения ^С и ЕС определяются аналитически. Объем грунта Д/^ , который со1.(9т с отвала в процессе его перемещения, можно определить по формуле

и/*' (24)

гдо - дайна участка ДЦ| (рис. и СО* ~ значения углов

призмы волочения ¿С-Ъс'

Объем, необходимый на выравнивание профиля волока 1</з определил по форлуле

!л/з = (25)

где \\ - площади сечений, необходимые для выравнивания

поперечного профиля волока.

Подставив в уравнение (19) значения ее составляющих частей (20), (24) и (25), преобразуем относительно ^

Полученное математическое выражение позволяет определить один из основных параметров рабочего органа, радиус отвала К с учет'ом заданного технологического процесса, физико-механических свойств почвы» рельефа волока, технологическ. X'параметров процесса и кинематических параметров машины..

Для определения численного значения радиуса кривизны отва- ' ла Я била составлена сигнальная программа на языке "Бейсик". При решении этой программы были использованы данные, полученные в ходе проведения экспериментов в полевых условиях.Миогофакгс рныйэкспаримант позволил проследить динамику процесса образования почвенного вала, в т.ч. определить динамику изменения высоты образования призмы; В результате проведенных исследований определено оптимальное значение радиуса кривизны отвала -0,5 м и его высота II = 0,6 м. В зависимости от конкретных условий работы на волоке пред^окены графики для определения оптимального технологического режима работы машины.

В пятой главе диссертации рассматриваются вопросы выбора типа опорных устройств, результаты палевых исследований и чнергооценки машины. ,''ля создания благопшятных условий росту лесных культур и работе отвального рабочего органа машины,

полотно волока необходимо качественно взрыхлить. На качество рыхления оказывают влияние ряд факторов: физико-механические показатели почвы; микропрофиль полотна волока; тип опорных устройств машины и др. Определение качества рыхления при взаимодействии опорных устройств машины с норовностямл микропрофиля полотна волока проводило ь в почвенном канале ШИстройдор-маш. Для выбора оптимального тппг опорного устройства проводился многофакторный эксперимент по влиянию на глубину рыхлетш и продольный профиль дна борозды, микронеровностей, попаданиях под опорное устройство. В результате дисперсионного анализа пллученньи экспориментальнг-с данных установлено, что наибольшую равномерность глубины рыхления и продольного профиля дна обеспечивает оаорное устройство в виде колеса. Существенное влияние на равномерность хода рыхлптелышх' зубьев оказывают микроповышения. Полученные уравнения регрессии для трех типов опоршх устройств и при различных положениях рыхлптелышх зубьев позволяют провеотп качественную оценку влияния этих факторов на глубину рыхления и продольный профиль дна борозды.

При тензометрировании с помощью "СТЮ" был определен общий баланс потребляемой мощности при рыхлении и устройстве валов. Загрузка двигателя трактора ЛХТ-55 при работе составляет 75-85^. Получены данные по энергоемкости процесса создания почвенных валов. Установлено,- что при разных углах установки отвала в плане и типах рыхлительных зубьев угол отвала в плане не оказывает существенного влияния на энергоемкость процесса Это подтвелздает правомерность теоретических исследований, в частности о незначительном измененнии призмы волочения при разных углах установки отвала в плане.

Результаты тензометрирования в дальнейшем были использованы при прочностных расчетах машины.

Полевые исследования машины проводились в Псебайском опытном лесокомбинате и Красноокгябрьоком спецсеилосхозе. В таблице I приведены качественные показатели работы мапинн.

Из анализа таблицы I видно, что опытный образец машины с двумя типами привода отвала выполняет заданный технологический процесс .. отвечает поставленным требованиям.

Таблица "I

Статистические характеристики качественных показателей

Качественные показатели Натек вание хозяйств

Псебайский 0Ш1К КраснооктябрьсгаШ ССЖ

Наименование статистических характеристик

М \±<Э I рх ! V/,

Ширина взрыхленного полотна при 5 рыхлитель-пых зубьях, м

Глубшга решения при установленной глубине 15 см, см

Объемная масса почвы на полотне волока, г/см3

.Объемная масса почвы в почвенном валу, 1/см3-

Влагопроницаеиос ть на полотне, мм/мин

Влагопр нииаемость в валу, ш/мин

Высота почвенного вала пр1' механическом приводе отвала, см

Высота почвенного вала при гидравлическом приводе отвала, см

Расстояние между валами при механическом приводе отвала при заданном 3 м,м

Расстояние между валами

2^0 0,09 0.02 0,71 3,2

.2,75 0,10 0,02 0,73 3,64

16,7 1,5 0,27 1,62 8.98

15,8 1,0 0,18 1,14 6,33

1,22 0,07 •* 0.016 1.31 ■5,73

1,28 0,05 0,011 0,86 3.90

1,05 0,02 0,004 1.9 0,38

1,00 0,02 0,004 2,0 0,4.

8,48 0,06 ' 0,117 Т.73 7,78

7,56 0,54 . 9,121 1,Ь0 7,14

204,9 10,15 2,27 1,1Г 4,95

186,9 12,50 2,79 1,49 6,69

28,0 3,0 0,55 2,2 10,71

26.0 2,0 0,37 1,42 7,69

35,0 5,0 0,91 2,60 14,28

35,0 2,0 0,37 1,96 5,71

3,40 0,10 0,02 0,59 2,94

3,30 0,12 0,03 0,92 3,94

3^00 0,05 0,01 0.33 1,67

3 3,00 0,02 0,005 0,17 0,67

. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЛВДИЖЕШЯ

1. Ежегодно в Робсии под рубки главного пользования отводится около 263 млн.га лесов. Практическая площадь волоков занимает до 60% от общей площади лесосеки. В результате водной эрозии площадь под волоками па десятки лет, а часто и полностью выходит из народчо-хозя"ствьнного пользования. Поэтому рациональное освоение временных волоксв и снижение эрозии почв на площадях имеет важное значение.

2. Проведенными обследованиями волоков на Алтае, Сахалине, Северном Кавказе и Урале установлено, что ширина волоков колеблется от и,21 до 6,11 м; их продоль;..ш уклон не превышает 25°, поперечный уклон находится в пределах - 10°, микрорельеф колеблется в пределах ¿0.14 гл, твердость и влагопроницаемость поч-вогрунтов на волоках соствс :ственно увеличивается в 10 раз и уменьшается в 100 раз.

3. В .результате исследований по определению параметров противоэрозионных почвенных.валов установлена связь между основными-размерными характеристиками вала, волока и объемом задерживаемой воды. Для полного или частичного перехвата осадков полотно волоков должно рыхлиться на глубину 0,1...О,25 м, высота валов должна быть в пределах 0,2...О,4 м при дяино 2,5...3 м и расстояния между ними в пределах 2...5 м. Предложены формулы для определения объема прудка, глубины хода отвала и объема земляных работ работ по созданию противоэрозионных валов.

4. Обоснована технологическая схема машины для обработки волоков и дан анализ их кинематических схем с механическим и гидравлическим приводили Разработаны программы с учетом лесо-водствонных требований и проведено математическое моделирование этих схем на ЭВМ ЕС 1033. В результате выбраны кинематические схемы машины и определены Оптимальные параметры машин с гидравлическим ~ 125 юл; cl = 200 ш; R = 796 ira;

. 1, = 1180 = -515 мм; = 153 мм; С = 460 мм к ме-

ханическим CZ, = 477 мм; Q. = 120 ил; Я = 434 г-.1 ;(?, = IT75 мл; d = 270 мл) приводом.

5. Рассмотрен процесс образования, перемещения призмы волочения и устройства вала периодически заглубляемым отвалом, на волоках с учетом их мшсрорсльефз, tf-иэико-мехачичоскпх свойств почпогруита и параметров прямого и косопсстаалешюго

отвалов. Предложены формулы для определения объема почвы при образовании призмы волочения и параметров отвала.'

6. Для определения численного значения радиуса кривизны отвала, была составлена специальная программа на языке "Бейсик".'. При решении отой программы были использованы даннп, полученные в ходе проведения экспериментов в полавпс условиях. В результате проведенных исследований оптимальной значение радиуса кривизны отвала равно Я = 0,5 м, а его высота Н0 =0,6 м.

7. Проведен многофакторный эксперимент по изучении влияния на глубину рыхления трех видов опорных устройств.

■ В результате дисперсионного и регресионного анализа установлено, что более качественное рыхление получается при использовании опорных устройств в виде колес.

8. Проведено тензопетрирование процесса создания валов в целом и по фазам. Определен баланс мощности агрегата при устройстве валов. Полученные данные использованы для прочностных расчетов при проектировании машины.

9. В результате испытаний опытного образца машины в условиях Северного Кавказа установлено, что производительность

в час основного времени составляет около 2,3 км волока при продольном уклон до 20°, глубина рыхления полотна 15,8...16,7 'см, высота вала 27 и 35 см и расстояние между валами 3,00...3,30 м при работе с механическим и гидравлическим приводом соответственно.

10. Объемная масса почвы на полотне волока была 1,21-1,22 и в почвенном валу 1,00-1,ь5 г/см3, а водопроницаемость соответственно 7,56...8,48 и 186...204,9 мм/мин.

11. В результате проведенных исследований разработаны и утверждены лесотехнические требования на машину доя противоэ-розионной обработки почвы на волоках. Экономический эффект

от использования машины составляет 342667 руб. в год ( в ценах 1992 г.). Машина включена в систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1991-2000 г.г. в часть 4 позиция Л-52-15.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

I. Определение объемов тс.ла волочения при оо здании почвенных валов на временных волоках// Пути повышения научно -технического прогресса в лесном хозя. отве: Тез. докл. научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых Западного отделения ВАСХНИЛ, посвященной 60-летию образования СССР

(19-20 апреля I9S3 г.) - НПО "Силава, 1983. С. 122.

»

2. Машина для создания противоэрозионных валов на времен ных волоках; A.c. № 103301Э Б.И. « 29. 1983.

3.Способы борьбы с эрозией почв на трелевочных волоках; А.О. & 1064877. Б.И. № I, 1Г84.

4. Выбор некоторых параметроь противоэрозионных валов. / Матэр. 7 научн. конф. аспирантов и н?учн. сотр. ВНИИ лесовод, и маханиз. лес. х-ва. - М.,: ВНИИЛМ, 1985. С.70.

5. Методика оценки работы опорных устройств MB-I.// Тр. ин. Молодые ученые ВНИИЛМ. Деп. ЦБНТИлесхоз, 1985.

6. Машина для борьсл о водной эрозией на волоках.// Тр.ин. Проблемы лесовосстановлениг в горных лесах'. - ВНИИЛМ, 1987. С.187.

7. Машина для подготовки почвы на волоках.// Тр. Пути улучшения использов тшя Лбсосырьевых ресурсов бука.- М., 1988,' С. 196.

8. Определение некоторых параметров машины MB-I.// Тр.ин-та.4

Обоснование параметров лесохсзяйственных машин. ВНИИЛМ. 1989. с. 143.

БНГ ЛИ зак 17 тир ЮОэкз. Подписано к печати 13.01.94г.