автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности рабочих органов дисковых борон при обработке почвы на вырубках



с

На правах рукописи

ГОНЧАРОВ Павел Эдуардович

ПОВЫШЕШ1Е ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДИСКОВЫХ БОРОН ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ НА ВЫРУБКАХ

Специальность 05.21.01 - Технология и машины лесного

хозяйства и лесозаготовок

А в тор е фе р а т Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1998

Работа выполнена на кафедре "Механизации лесного хозяйства и проектирования машин" Воронежской государственной лесотехнической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор, академик РАЕН Бартенев Ы.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, ажадемик РАЕН Пошаринков Ф.В,

Ведущая организация - ВНИИЛМ

Защита состоится "30 "октября 1993 г. в "10 " часов на заседанш диссертационного совета Д 064.06.01 в Воронежской государстненной лесо технической академии по адресу:

394613 г. Воронеж, ул. Тимирязева, д. 8, ВГЛТА, зал заседаний - ауд. 118 С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Вороне» ской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан "30 " сентЯБРЯ__1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., проф.,

кандидат технических наук, доцент кафедры сельско-хозяйств знньтх машин

Труфаыов В.В.

академик РАЕН

с'

BJC. Курьянои

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Новая прогрессивная технология восстановления дубрав на вырубках предполагает сплошное понижение пней до уровня поверхности почвы с последующей предпосадочной обработкой почвы и уходами за культурами при помощи дисковых орудий.

Однако, оставшаяся в почве ч асть пня и корни является препятствием для работы почвообрабатывающих орудий, а также источником обильного зарастания вырубки порослью.

Дисковые орудия способны эффективно преодолевать препятствия, но они недостаточно полно уничтожают поросль, что требует многократности проходов агрегата по одному следу. Повысить полноту уничтожения нежелательной растительности сферическими дисками затрудняет малая исследованность процесса резания ими силыюзакустарешшх почв, насыщенных корнлми.

Остается необоснованным, с точки зрения резания корней и поросли, тип диска, а также его геометрические н технологические параметры. Недостаточно изучен вопрос о предпочтительности применения вырезнкх или цельнокрайных дисков на неражорчеванных вырубках, с точки зрения силовых показателей при переезде через препятствие.

Все это, с учетом незаменимости дисковых орудий при обработке почвы на нераскорчевапиых вырубках, делает тему работы весьма актуальной.

Диссертационная тема входит в состав, научной тематики кафедры и выполнена по договору с федеральной службой лесного хозяйства РФ.

Дель работы. Целыо настоящей работы является повышение производительности и качества обработки почзы дисковыми рабочими органами на вырубках с пониженными пнями, заросших порослыо древесно-кустарниковых пород.

В соответствии с поставленной целью были замечены следующие задачи: -провести теоретические и экспериментальные исследования процесса разрушения поросли сферическим диском. Выявить влияние геометрических и технологических параметров диска, а таюке пространственного положения поросли относительно режущей кромки на энергетические показатели процесса;

- провести теоретические и экспериментальные исследования процесса преодоления дисковыми рабочими органами препятствий в виде пней различной высоты. Выявить влияние геометрических параметров дисков на силовые показатели, качество обработки почвы, в том числе на величины огрехов, при преодолении препятствий;

- разработать конструкцию устройства, слособств)тащуго увеличению уничтожаемое™ нежелательной поросли древесно-кустарниковых пород и в связи с этим уменьшению количества проходов бороны по одному следу, снижению затрат на ГСМ и другие материальные средсгна;

- провести сравнительные испытания дискового почвообрабатывающего орудия, снабженного разработанным устройством к без него, при установке различных типов дисков, с изменением технологических параметров. Выявить изменение качественных показателей обргбопси почил и уничтожен ля поросли, а также приспособленность устройства к работе на вырубках;

- определить лесокультурную и экономическую эффективность применения почвообрабатывающего орудия, снабженного устройством, способствующим увеличению уничтожаемости нежелательной поросли.

Объекты исследований. Объектами исследований являлись процессы резания почвенных древесных включений и преодоления препятствий сферическим диском.

Предмет исследований. Выявление зависимостей силы резания почвенных древесных включений, а также силовых показателей при переезде чррез препятствие от всех основных технологических и конструктивных параметров сферического диска.

Методика исследований. Поставленные задачи решались посредством теоретических и экспериментальных исследований.

В рамках теоретических исследований рассмотрен процесс резания почвенных древесных включений сферическим диском. Создана программа для расчета силы резания образцов древесины и ее составляющих на ЭВМ.

Экспериментальные исследования были проведены в полевых и лабораторных условиях, в грунтовом канале.

Полученные данные обрабатывались методами математической статистики с использованием стандартной программы Microsoft Excel для персонального компьютера. Экономическая эффективность была определена в соответствии с ГОСТ -23728-88.

Научная иовизша. Заключается в развитии теории резания почвенных древесных включений и преодоления препятствий сферическим диском, позволяющей на стадии проектирования лесных дисковых почвообрабатывающих орудий оптимизировать конструктивные и технологические параметры их рабочих органов, что дает возможность повысить эффективность обработки почвы на сильнозакустаренных не раскорчеванных вырубках.

Получены математические зависимости, описывающие взаимосвязь, как силы резания почвенных древесных включений, так и отдельных ее составляющих от всех основных технологических и конструктивных параметров сферического диска, а также от параметров перерезаемого образца.

Обоснованы оптимальные, с точки зрения снижения нагрузок при переезде через препятствие, параметры дисковых рабочих органов борон.

Предложена конструкция укладывающего поросль устройства, повышающего полноту уничтожения поросли малоценных мягколиственных пород. Новизна технического решения подтверждена положительным решением на выдачу патента на изобретение.

Практическая ценность. Проектно-конструкторские бюро и хозяйства, эксплуатирующие лесные дисковые почвообрабатывающие орудия получили рекомендации по выбору оптимального типа, а также конструктивных и технологических параметров сферических дисков для условий не раскорчеванных вырубок, заросших порослью мягколиственных пород. Создано устройство, позволяющее дисковому орудию более интенсивно уничтожать нежелательную поросль, что повышает эффективность почвообрабатывающего орудия

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференции профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1993-1998 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано семь

работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литера гуры и приложений.

Общин объем работы составляет 221 страницу, из них 181 страница основного текста и 40 страниц приложения. Работа включает 60 иллюстраций, 9 таблиц и 103 наименования использованных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во выедании обоснована актуальность темы исследования, сформулированы

цель работы и научные положения, выносимые на защиту.

Влсшой_п[£1ве рассмотрены особенности вырубок в дубравах, проведен обзор способов и орудий для обработки почвы с одновременным уничтожением нежелательной растительности, а также специальных орудий для удаления кустарника, поросли и мелколесья.

Анализ литературы показывает, что для борьбы с кустарником, порослью и мелколесьем соз дано большое количество различных типов машин. Однако большинство го них мало приспособлено :с работе в условиях нераскорчепанных вырубок и содержит элементы, не рассчитанные на взаимодействие с пнями. Орудия, фрезерующие почву вместе с порослью, пнями и другими древесными включениями, обладают крайне низкой производительностью и песьма энергоемки. Различные катки и орудия, сходные с ними по устройству, не обрабатывают или плохо обрабатывают почву, а также разделывают растительность на стишком большие фракции. Значительная часта остальных орудий, будь то кустсрезы, мотокосилки и др., как правило не производят рыхление почвы. Хнмическке способы борьбы с нежелательной растительностью зачастую экологически не безлредаьг и также оставляют почву нетронутой.

Дан краткий аналитический об:юр работ, посвященных исследованиям в области резания закустаренных почв, насыщенных древесными включениями, а также сведения о силовом, бесстружечном резании поросли, корней, сучьев, пневой и стволовой древесины. Эти вопросы освещаются в работах H.H. Агапонова, А.Т. Вагина, Е.А. Витвгщкого, В В. Егорова, Ф.Е. Захаренкоиа, В.И. Казакова, Е.В. Кириллова, В.Д. Крыльцова, Н.Ф. Курапцева, Б.А. Леонова, Ф.М. Манжоса, Н.Е. Резника, Б.И. Селезнева, А.О. Сошсова, и других авторов.

Приведены данные В.И. Вершинина, П.11 Жидких, М.С. Лазарева, П.С. Нар-това, Ю.И. Иолупарнева и других аигоров, исследовании«, процесс преодоления препятствий рабочими органами почвообрабатывающих орудий.

Однако большинство авторов исследовало процесс резания почвенной массы, корней, сучьев и т.д. при помощи специально изготовленных резаков, геометрия которых сильно отличается от геометрии рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Гораздо в меньшей степени остается исследованным процесс резания силь-иозакустаренных почв, насыщенных корнями, сферическими дисками. Также мало

б

исследованным остается взаимодействие поросли малоценных мягколиственных

пород со сферическим диском.

Не определены, оптимальные геометрические и технологические параметры диска, а также его тип с точки зрения резания почвенных древесных включений и силовых показателей при преодолении препятствий.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям процесса резания почвенных древесных включений сферическим диском с целью выявления факторов, влияющих на энергосиловые показатели данного процесса.

Был произведен силовой анализ процесса взаимодействия волокон древесины перерезаемого образца с поверхностями сферического диска. Причем, так как резание стоящей вертикально поросли диском затруднено, то рассматривалось резание стволиков предварительно отклоненных и прижатых к поверхности почвы при помощи разработанного укладывающего поросль устройства (рис. 1).

1-при установке перед диском укладывающего поросль устройства

2-без укладывающего поросль устройства

1-диск; 2- борозда, оставляемая диском в почве; 3- заглубленная в почву часть диска; 4; 5 - направляющая и прижимающая пластины укладывающего поросль устройства; 6- поросль. АВ- положение поросли до взаимодействия с укладывающим устройством; ВС- отклонение поросли направляющей пластиной; ОЕ- фиксация отклоненного состояния до подхода диска; ЕР- сдвиг отрезанной части поросли, вместе с пластом почвы; Бв- положение поросли после прохода «иска.

Известно, что общее усилие резания Рр„ можгт быть представлено в виде геометрической суммы составляющих:

Гра=Ри+Р0 + Р«, , (1)

где Рп - сш а надрезания волокон древесины образца; Рр - усилие на преодоление давлени.ч волоксн древесины на внутреннюю и внешнюю поверхности заостренной части сферического диска; Ртр - сила третя волокон древесины о поверхности диска.

Величина силы надрезания Р„ зависит от значений углов наклона внешней Рр:Л и внутренней Р^ поверхностей режущего клина диска по отношению к направлению движения агрегата:

=<*-'-<?; Рр* г =<*-<?< (2)

где а - угол атаки диска;»- угол заточки диска; <р - угол между осью диска и линией, проведенной из цзлтра сферы диска через вершину его режущей кромки.

В том случае, если Р^'Р^г <а "(углы и имеют разные знаки), то на перерезаемый сбразеи действуют как внутренняя, так и внешняя поверхносги режущего клина диска. Если /3 , -,0р1.2 > 0, то на перерезаемый образец действует поверхность, имеющая наибольший по модулю угол Р , и в дальнейших расчетах части уравнений, содержание наименьший по модулю уг ол Р , не учитываются.

Сила надрезания волокон древесины образца, при Ррк\ • Рркг < 0 :

V У

где (/ - удельное давление волокон древесины на поверхность режущей кромки диска [Н(мм2 ]; 6, - ширина контакта режущей кроша!, оказываемой давление на перерезаемый образец [мм]; р - радиу с затупления режущей кромки диска [мм];/т;, - коэффициент прения ноле кон древесины перерезаемого образца о металл диска.

В процессе резания со стороны: волокон на внедренную часть создается давление, перпендикулярное направлению движению диска (силы Ри; ЯА2 ; Я13 ) и параллельное направлению'движения диска (силы Яр,; ЯП2; Япз). Также волокна растягиваются в плоскости, параллельной движению диска силами Я п,; Я П2

и ^рас. п з (рис. 2). Результирующей от действия данных сил является сила давления Рв, определяемая их геометрическим сложением.

Рис. 2 Схема к определению силы Р0

Силы давления волокон древесины на поверхности диска в плоскости, параллельной направлению движения агрегата, можно определить по формулам:

РП1 =ст±сж РП2 =а1сж />пз = аксж ■ (4)

в плоскости, перпендикулярной направлению движения агрегата:

= ■ ^п I; - • ^п 2; = ■ ^п з; (5) силы растяжения волокон древесины поверхностями диска в плоскости, параллельной направлению движения агрегата:

^исГП = ° Рж ' ; РрасП2 = О"1/*" • 512 ; ^СПЗ = СГ±'М<" ' . (6)

х п „ ±

где осж ; асж ; - соответственно пределы прочности древесины при

сжатии поперек волокон, сжатии вдоль волокон и при растяжении поперек волокон [кН/м2];

5',,; 5Х2; 513 (5П,; .!>]-]2; 5ПЗ) - шющади контакта соответственно заточенной фаски, внутренней 1рани режущего клина и поверхности диска, расположенной за режущим клином с образцом в плоскости, перпендикулярной (параллельной) направлению движения агрегата [■"4 ].

Площадь контакта перерезаемого образца с каждой поверхностью режущего

клина, в плоскости, параллельной граням клина: (

=

4 соф?,,

т сга'£

¿'л

^ 4 са>3 |/?Л1.. |

с(р

-/

2сс4Р

Т-/

</.,,.___1} ЬС0$'М

(7)

СО:>/?„

Площадь контакта каждой поверхности режущего клина диска с образцом, в

плоскости, перпендикулярной направлению движения:

------

_ I \С12о€?

1

"'«К-

-¿п'д. И

я!;/?,. | /

ш

'^К* К

1

"•'л. И

2 -' ; . в плоскости, параллельной направлению движения:

(3)

„ (1~ оСр

" сх5р

Т

-Н4.-К

обр

~4~

? —к

(9)

2

Дня расчета 5П1, и 5л1 в формулы (7...9) следует вместо

параметров Ррк и / подставлять параметры Р,„\ и ¡ф , Для расчета $±2 и

в формулы (7...9)- параметры Р гкг и 1рх, вместо Р рк и /.

Формулы (7...9) можно использовать в том случае, когда величина большой полуоси эллипса среза больше или равна ширине заточешюй фаски:

'ф^Т^ТГ I- (10)

В том случае, когда ширина заточенной фаски превышает величину большой полуоси эллипса среза, но меньше или равна удвоенной ее величине

<*°6р > ; >_^______пп

' 2 4^.1' ( }

в этом случае в формулу (7) вместо параметра / следует подставлять выражение

Аовр , . -—| ~и полученный результат вычитать из выражения ^ ! •

В формулу (8) вместо параметра / необходимо подставлять выражение ¿обр ''К\Ррк. I ~'I; полученный результат вычитать из выражения

я-Лыь ЩР

рк..

. В формулу (9) вместо параметра / следует подставлять выра-

7Г • (I - 2

"обр

2

жение А^р — I ■ соа|/?рк |. Результат вычитается ^

В случае, когда величина заточенной фаски 1ф превышает большую ось эллипса среза, то есть выполняется условие

'♦►-ТЬ. О2)

формулы (7...9) принимают упрощенный вид

л-с!2^ п-д1 ыр'ЩРр*.. | л-(12обр п —Гл—=-л-; V. -—• (13)

В случае, когда диск заглубляется в перерезаемый образец на величину, превышающую ширину заточенной фаски и соблюдается условие (10), тогда в контакт с материалом образца вступает поверхность сферы диска, расположенная за фаской и имеющая наклон по отношению к направлению движения агрегата Рп

п ■ г-1ф-со^ + <р)

Д, = а- агсзт------, (14)

/л к V

где г - радиус диска; К - радиус сферы диска.,

Так как внутренняя и внешняя поверхности сферы диска, исключая поверхности режущего клина параллельны, то р=р; на образец воздействует

всегда только одна поверхность. Расчет площадей ^; 5ПЗ в этом случае

ведется по формулам

^ д 3 , ^ = '»М , д , (15)

"5 4-соз|/?„| " 2 г пз 4 п-

где =ж); =/(Д); ... =/(А,).

При соблюдении условия (11) расчет площадей 5пз следует

производить по формулам (7...9) заменив аргументы р^ и р^2 на Д.

Общее усилие резания р^, определится как геометрическая сумма сил трения материала образца о заточенную фаску (р ), внутреннюю режущую кромку (Р„р2) и поверхность диска (Рж/>}), в случае, если диск заглубляется в образец на

величину, превышающую / :

ф

Рпр\ = а, " /тр • ' Р„р! = а. • /тр • ' ^3 =а.'/тр ' ^»3 ' ^^

где - коэффициент восстановления волокон древесины; ^ -

коэффициент трения древесины перерезаемого образца о поверхности диска.

В процессе обработки почвы, сферический диск, установленный под некоторым углом атаки а и углом наклона р (рис. 3), может совершать не только чистое качение, но и двигаться со скольжением или буксованием, обусловленным величиной давления почвенного пласта на вогнутую поверхность диска.

Зависимость коэффициента скольжения (буксования) 77 от а для сферических дисков диаметром д = 660мм с радиусом сферы Я =660мм, с

достаточной степенью точности, в интервале практически применимых значений а

от 10 до 45° описывается логарифмической функцией 77= к^0007(а/13)-

При буксовании диска, в зоне входа точки режущей кромки в почву, при большом его заглублении, наблюдается резание со скольжением. В этом случае понятие угла резания в статике, определяемого геометрическим способом в горизонтальной плоскости, должно уступить место понятию кинематически преобразованного угла резания. Угол резания, определенный в статике, соответственно когда оба значения р^ имеют одинаковый знак и когда одно из

значений р положительное, а другое отрицательное:

Углы наклона поверхностей режущего клина диска:

в . г (18) Р= а - аг&%--;---агсэш- 4 '

V ^-(д.со^О-р-р)-а)2

Р,л = а - агсзт-

т/л2 - (л • со4?0 -

где а- угол атаки диска; в - толщина диска; 1ф - ширина заточенной фаски

режущей кромки диска; г - радиус диска; а - глубина обработки почвы; г - угол заточки диска (рис. 3).

Рис. 3 Схема к определению кинематически преобразованного угла резания сферического диска

При движении диска, в связи с удлинением пути, который проходят точки кромки диска (при резании со скольжением) относительно перерезаемого материала, угол резания уменьшается. Изменение угла резания характеризует условный коэффициент кинематического преобразования:

_<ь« . (20)

^ а,

где а'р • угол резания определенный в статике; а'р1уа- условная величина кинематически преобразованного угла резания.

Значение кинематически преобразованного определить по формуле:

угла резания а'р{ можно

а' = агс1%-

1 +

V- со га

1±7

Д® -совА©

(21)

где Д© - угол, на который повернулся диск в ходе резания поросли; V -скорость движения агрегата.

Условная величина кинематически преобразованного угла резания

/™-Бта _ . (22)

врI 2 2 4

л/Гт!а +''шах ~ ^„Г^ ■ СОБ АЭ Кинематическое преобразование угла резания непосредственно связана с величиной нормального усилия резания р . Коэффициент уменьшения усилия

резания равен:

кр=-

Р„,

Р,

рм.гор!

(23)

где

Р - уменьшенная сила резания р за счет кинематического

рез.гор1 рор

преобразования угла резания.

Взаимосвязь коэффициентов кР и к

описывается выражением

кр = с-

(24)

где с - коэффициент пропорциональности с = 0,78.

Теоретические исследования показали, что сила резания сильно зависит от кинематического преобразования угла резания, возникающего при наклонном и скользящем резании. Вращающийся с буксованием диск, установленный под большим углом атаки, способен резать почвенные древесные включения с усилием на 5 - 10% меньшим, чем диск совершающий чистое качение. Наибольшее снижение силы резания наблюдается на уровне поверхности почвы.

Установка диска под углом Р к вертикали ведет к росту угла резания, измеренного в горизонтальной плоскости, что увеличивает силу резания.

Резание древесных включений на высоте 0,251) от дна борозды - наиболее эффективно. В этом случае, с одной стороны, эффект скользящего резания уже начинает оказывать ощутимое воздействие на снижение усилия резания, с другой стороны, защемление образца между кромкой диска и поверхностью почвы еще устойчивое

Влияние радиуса сферы диска Я на силу резания следует рассматривать во взаимосвязи с углом который, наряду с углами / и а, определяет величину угла резания. Для того, чтобы угол резания не превышал угла заточки диска, должно

соблюдаться условие Ц)—(Х.. .(ХЧ-1

С ростом диаметра диска, при неизменной глубине положения древесных включений доля скользящего резания уменьшается, однако их защемление между режущей кромкой и поверхностью почвы улучшается.

В третьей главе изложены программа экспериментальных исследований, методика их проведения и обработки полученных результатов, перечислено оборудование, использовавшееся при проведении опытов, а также описаны конструкции специально разработанных установки для исследования процесса резания и тензометрической навески для определения тягового сопротивления навесных орудий (рис. 4 а; б).

Программой экспериментальных исследований предусматривалось решение вопросов, определенных задачами исследований.

Рис. 4: а) установка для исследования процесса резания; б) тензомегрическая навеска

Установка (рис. 4 а) имитирует резание отклоненной и прижатой к поверхности почвы поросли или корней. Основными частями ее являются станина 1, с закрепленными на ней стойками 2 и подвижная часть с пружинно-рычажной системой 3. Принципиальными деталями подвижной части установки являются две трубы, входящие одна в другую и связанные между собой пружиной 4 и системой рычагов 3. Рычажная система служит для преобразования вертикальных относительных перемещений труб, возникающих при сжатии пружины под действием усилий, требуемых для разрушения испытываемого образца сегментом сферического диска 5, в горизонтальное перемещение державки с карандашом 6. Длина линии, оставляемой карандашом на планшете 7 указывает на силу резания образца.

Тензомегрическая навеска (рис. 4 б) включает в себя две рамки 1 и 2, одна из которых крепится к орудию, а другая к тяговому устройству. Рамки расположены

>диа под другой и соединены качающимися поводками 3, которые позволяют им шигаться друг относительно друга только и продольном направлении. Эту степень :вободы ограничивает теюозпено 4, связывающее рамки при движении вперед и /поры с винтовой регулировкой 5, воспринимающие нагрузки в транспортном по-южении орудия.

В четвертой nia fie приведены результаты экспериментальных исследований и пан их анализ.

1. Выяснено, что вырезные диски, в случае попадании ш îpaiib верхнего обреза пня выреза, становятся более нагруженными, нежели цельнокрайные. Разница в величине абсолютного показателя динамики тягового сопротивления составляет

А<5\

4 кН/с, при угле атаки батарее а = 30:. При попадании на грань обреза

пня зуба диска значение Ьл у обоих типов дисков близки, растут с уменьшением глубины обработки почвы а и угла атаки а.. Вырезные диски обладают на 10 - 15 % большим значением тягового сопротивления на участках без препятствий, а также при преодолении препятствий с мглой высотой надземной части А (рис. 5).

Р7

-•-t-o'

' о

7

А

Л*. jr

Jf'tt»' .'

\ т

■у[/\ ,,

mV ,/ \ ' Г • I Л » .к—.(iis r

-»V - -V*»

If I " •• # »»i . > ! • I ; fi ¿1«^»"" 4 j !,•?-. |

r 1 ■ ii , ! ,.<p-a i <i ..

i • : ! ' ! » i-?

я »•

èJ;i"|]:sr-i™.»''»

- »• a-IO

цепынокр.

диски

—о. *a-2if

цельнокр.1 диски » a=30"

цельнокр. диски

- J- а=10°

вырезные: i диски : —, I, .3=20° ! ВЫРЕЗНЫЕ]

дисш

i вырпзные

: диски

ч- т,- <v ВРЕМ!», СЕК

i

Рис. 5 Изменение тягового сопротивления секции бороны Р„„ при различных углах атаки дисков, при ра боте на участке с препятствиями высотой надземной части А,^=0 см

2. Зона почвы, необработанная до номинального заглубления £ у вырезных дисков несколько больше чем у цельнокрайных, что объясняется худшей их заглубляе-мостью. С ростом угла атаки а зона I уменьшается. Максимальная глубина обработки вырезным диском на 2.5 - 3 см больше, чем цел инокрайным, однако, если в расчет принимать необработанные участки между зубыми, то цельнокрайные диски имеют преимущество в среднем в 1см.

3. Сила резания практически не зависит от угла установки стволика по отношению к плоскости режущей хромки диск;» .0, но сильно изменяется с ростом угла У,

между касательной, проведенной к окружности диска в точке взаимодействия его с порослью, и горизонталью (рис. 6 а; б).

8 10 12 -М 16

д^ергсвхгн^ы.ш

8 10 12 14 16

даешрпзшга^ыдм

Рис. б Зависимость усилия, требуемого для; перерезания порослевины от ее диаметра, для различных углов: а) установки стволика по отношению к плоскости резания диска П; б) между касательной, проведенной к окружности диска в точке взаимодействия его с порослью и горизонталью У

По условию устойчивого защемления поросли между режущей кромкой диска и почвой угол Л должен приниматься в интервале от - 75° до 90° или от 90е до + 50°. Угол У должен приниматься от 0° до 60°.

4. Почвообрабатывающее орудие, работающее на сильнозакустаренных вырубках, с точки зрения увеличения эффективности уничтожения поросли и корней среднего и малого диаметров, должно обладать следующими характеристиками дисковых рабочих органов:

- наибольшим диаметром дисков (не менее 660 мм.);

- расстоянием от точки резания до дна борозды а <Д/4;

- наибольшим углом атаки, при соблюдении условия а = Ч* • ■■ Ч* - г".

5. С увеличением угла установки направляющих пластин 9 происходит снижение угла отклонения стволиков относительно направления движения агрегата Е(рис 7). Наибольший угол Е= 51е соответствует 3 = 30°. Угол отклонения стволиков относительно направляющей пластины Нип не зависит от угла ее установи! & и лежит в пределах 75° - 85°. Наилучшее отклонение = ¡15° наблюдается при высоте установки пластин = 19 - 20см, худшее = 75е при = 12см и Ьт = 26см.

ПУТЬ ПРОДЕЛАННЫЙ стволиком вдол ь НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ПЛАСТИНЫ, СМ

Рис. 7 Зависимость угла S отклонения стволиков от пути, проделанного

ими вдсль направляющей пластины устрой стиа для различных углов установки пластин

7. С ростом высоты приложения нагрузки hr сила упругости поросли F^ резко уменьшается (рис. 8).

Увеличение hF на. каждые 5см дает снижение Firv в 1,5 - 2 раза. Поэтому высокая установка направляющей пластины укладывающего поросль устройства позволит отклонять лишь вершинную часть стволика. На оптимальной высоте отклоняющей пластины hm = 20см при высоте поросли 150см сила упругости при отклонении стволика на угол 45" составляет F « 50H.

Сред няя высота диаметр ствоупнкои

(ТОроСРИ

D100 Л

«100'1,1 Í,105 (1.2 OH0ÍI.S чтл,5 ♦ 120 il J

Высота приложен»! отклоняющего усилия oír поверхности почвы, см

А190П.8 4НВОП.9

Рис. 8 Зависимость усилия, требуемого для: откл онения стволика на 45° от

высоты приложения нагрузки, для различны:* групп диаметров поросли

В пятой разделе представлена констрз'кция, результаты полевых испытаний и определения экономической эффективности экспериментального образца бороны, сформулированы общие выводы и предложения.

С целью повышения качества обработки почвы на вырубках, занятых порослью малоценных пород , перед батареей 1 бороны БДК-2.5 было смонтировано устройство для пригибания поросли 2, выполненное в виде регулируемой по высоте и углу поворота вертикальной стойки 3, на которой закреплены с возможностью изменения угла поворота направляющие пластины 4, с прикрепленными к ним прижимающими пластинами из резины 5 (рис. 9).

Рис. 9 Борона БДК - 2,5, оснащенная направляющими поросль устройствами

При движении экспериментальной бороны по вырубке направляющие пластины 4 взаимодействуют с порослью, наклоняя се под углом к направлению движения. После того как поросль отклонилась, она взаимодействует с прижимающими пластинами 5, которые фиксируют ее отклоненное состояние, прижимая к поверхности почвы. Прижатие стволиков к поверхности почвы не позволяет им выскользнуть из-под дисков дисковой батареи 1. Практически сразу после выхода из-под пластины 5 поросль попадает под диски и перерезается на куски.

Испытания опытного образца бороны БДК-2,5 проводились на нераскорче-ванной вырубке с пониженными пнями, сильно заросшей преимущественно осино вой порослью и травянистой растительностью, образовавшей сплошной дерново} покров.

Установлено, что наибольший процент уничтожения поросли бороной бе укладывающего поросль устройства достигается при угле установки дисковых ба

тарей а=30° н составляет примерно 60%. При а=10° полнота уничтожения нежелательной растительности при однократном проходе находится в пределах 15%, что является явно недостаточным.

При а =10® заглубление дисков очень слабое, из-за наличия большого количества корней и сильного задернешы; фактически борона просто перекатывается по поверхности почвы, прорезая щели глубиной 5-10см. ¡При а-10° диаси врезаются на глубину до 10см в почву, но оборот! пласта в основном не происходит, стружка слитная. При а =30° диски заглубляются в почву до 1:5см. Размер почтенных фракций до 1м длиной. Пласт сдвигается и переворачивался. Однако из-за большого количества корна! древесно-травжшстой растительности сход пласта с дисков затруднен и происходит не непрерывно; лласты стружив аются и сильно сдвигаются.

Вырезгсые диски хуже уничтожают поросль, вследствие того, что часть стволиков попадает в промежуток менад1/ зубьями диска, и: прижимается к поверхности почвы и не перерезается. Разница, в случае слабого затлубления дисков в почву (до 8 см.), в условию: сильного задериения и высокой твердости почвы (свыше

3 Н/мм2 ) при установке укладывающего поросль устройства может составить от 15% до половины от величины уничтожения поросли цельнокрайными дисками. Полнота уничтожения 74% и 86% вырезных и целыюкрайных дисков при однократном проходе агрегата соответственно. При заглублении дисков на глубину, превышающую высоту зуба, разница в показателях уничтожаемости вырезными и цельнокрайными дисками уменьшается.

При любых углах атаки, без установки направляющего поросль устройства при однократном проходе агрегата горосль практически не измельчается. Длина отрезков, пах од] пел в пределе от 30 до 40см. Большинство следов, оставленных дисками, не приводят к полному разделению стволики на часта, а лишь размочаливают его, особенно при диаметре поросли до 5мм, пои резании на легкодеформи-руемом подпоре.

Резание поросли происходит п худших условиях, нежели корней. Вертикальное положение, а также наличие сучьев крайне затрудняют защемление стволика между режущей кромкой диска и поверхностью почзы. Поросль, находясь всегда ближе к оси дисков, нежели корень, испытывает не только вертикальную составляющую силы резания, но и г» гораздо большей степени, чем корень, горизонтальную составляющую, способствующую выскальзыванию стволика из под дисков. Ухудшает условия резания также более мягкий подпер, создаваемый поверхностью почвы, за счет дерна и гунуаграваиного слоя, насыщенного заполненными воздухом ходами мезофауны. Незакрашенная часть поросли не позволяет реализовать разрушений стволика при его растяжении.

При однократном проходе агрегата, установка укладывающего поросль устройства повышает уничгоксаемость поросли приблизительно на 25%. Наибольшего процента уничтожения поросли удалось добиться при установке пластины под углом к направлению движения 30°. Крутая установка направляющих пластин, под углом 45° резко снижает эффект; от применения устройства. Установка пластин под углом 60° вообще не повышает полноту уничтожения нежелательной растительности, относительно показателей базового агрегата.

2.0

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Определены составляющие силы резания. Полученные формулы учитывают влияние всех геометрических и технологических параметров сферического диска, а также характеристики перерезаемого образца. Составлена программа для расчета силы резания на персональном компьютере.

2. Разработаны и изготовлены установка дня изучения процесса резания и тензо-метрическая навеска для определения тягового сопротивления навесных орудий. Предложенные конструкции выгодно отличаются от применяемых ранее, позволяют глубже исследовать данные процессы.

3. Выяснено, что вырезные диски по сравнению с; цельно крайними имеют худшую заглубляемость, а при малой высоте надземной части препятствий (до 5см) -большие ударные нагрузки и тяговое сопротивление.

4. При глубине обработки почвы до 8 см., вырезные диски хуже уничтожают дре-весно-кустарниковую поросль, чем цельнокрайные из-за того, что часть стволиков попадает в промежуток меяду зубьями и не перерезается. Это позволяет- рекомендовать доя установки на почвообрабатывающие орудия, работающие в условиях сильно загсу старенных вырубок с высокой твердостью и сильным задернением почвы цельнокрайные диски. Вырезные диски, установленные с малыми а, лучше использовать для дробления уже нарезанных пластов почвы.

5. Проведенные полевые испытания борони БДК - 2,5, оснащенной опытным устройством показали, что предлагаемая схема агрегата реальна, а макетный образец работоспособен. Устройство для укладки поросли позволяет повысить полноту уничтожения нежелательной растительности на 25%. При этом стопроцентное уничтожение поросли может быть достигнуто после 3-ех проходов по одному участку, вместо 4-ех, требующихся для базового образца.

6. Расчет технико-экономической эффективности показал, что внедрение разработанного устройства для укладки поросли, при установке его на борону БДК - 2,5 в агрегате с трактором JIXT - 55 позволит добиться годового экономического эффекта в размере 27294 руб. (в ценах 1997 г.), при сроке окупаемости 8 мес. Ожидаемое снижение годовых затрат труда составит 454 чел. ч.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бартенев U.M., Гончаров П.Э.// О предпочтительности вырезных или цельно-тайных дисков для обработки почвы на нераскорчеванных вырубках с пониженными пнями: Тезисы докл. научи, конференц - В оронеж, с 81

2. Бартенев И.М., Гончаров П.Э. Трансформация угла резания сферического диска// Сборник научных трудов - Воронеж, 1998. с 149-157

3. Влияние пространственного положения поросли на усилие ее перерезания сферическим диском / Гончаров Н.Э.; Воронеж, гос. лесотехн. академ. - Воронеж, 1998. - 13 с. 4 ил. - Рус. - деп. В ВИНИТИ.

4. Повышение эффективности работы орудий при обработке почв на сильно закустаренных вырубках / Бартенев И.М., Гончаров П.Э.; Воронеж, гос. лесотехн. академ. - Воронеж, 1997. -- 11 с. 4 ил. Библиогр. 8 назв.-Рус. - деп. В ВИНИТИ.

5 Тяговое сопротивление дисковых почвообрабатывающих орудий при работе на нераскорчеванных вырубках / Гончаров П.Э.; Воронеж, гос. лесотехн. академ. -Воронеж, 1998. - 11 с. 3 ил. - Рус. - деп. В ВИНИТИ.

6. Устройства для замера тягового сопротивления навесных почвообрабатывающих орудий на вырубках / Бяртгнеп И.М., Гончаров П.Э.; Воронеж, гос. лесотехн. академ. - Воронеж. 1998. - 8 с. 3 ил. Библнадр. 3 назв.- Рус. - деп. В ВИНИТИ.

7. Почвообрабатывающее орудие/ !?1.М. Бартенев, П.Э. Гончаров. Заявлено на патент 18.04.97. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №97106377/13 (006727) от 26.03.1998. '

Просим принята участие в работе диссертационного совета Д 064.0601 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Гончаров Павел Эдуардович

Повышение эффективности рабочих органов дисковых борон при обработке почвы на вырубках

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати____тираж 100 экз.

Заказ N объем 1 усл. п. л.

УОП ВГЛТА 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

Воронежская государственная лесотехническая

академия

Повышение эффективности рабочих органов дисковых борон при обработке почвы на вырубках

05.21.01 - Технология и машины лесного хозяйства

и лесозаготовок

Дисертация на Соискание ученой степени кандидата технических наук

I" зах рукописи

Гончаров Павел Эдуардович

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Бартенев И.М.

Воронеж 1998

Содержание

Введение..................................................................................................... 4

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований............................... 9

1.1 .Особенности вырубок в дубравах...................................................... 9

1.2. Способы и орудия для расчистки вырубок и обработки почвы--- 11

1.3. Анализ исследований резания сильно закустаренных почв и преодоления препятствий.................................................................. 22

1.4. Выводы, цель и задачи исследований...............................................36

2. Силовой анализ взаимодействия режущих кромок сферического

диска с почвенными древесными включениями.................................40

2.1. Определение силы надрезания волокон почвенных древесных включений............................................................................................40

2.2. Усилие, необходимое для преодоления давления волокон почвенных древесных включений режущие кромки сферического диска.............................................................................48

2.3. Сила трения поверхностей сферического диска о материал перерезаемого образца........................................................................61

2.4. Определение общего усилия резания.................................................63

2.5. Кинематическое преобразование угла резания и ее влияние на энергосиловые показатели процесса резания почвенных древесных включений сферическим диском....................................66

2.6. Распределение почвенных древесных включений на обрабатываемом участке и его учет при определении

силы резания........................................................................................76

2.7. Проверочный расчет усилия, требуемого на перерезание образца.................................................................................................78

2.8. Выводы.................................................................................................84

3. Программа и методика экспериментальных исследований.................86

3.1. Программа исследований......................................................................86

3.2. Оборудование, примененное в экспериментальных исследованиях......................................................................................................88

3.3. Методика проведения опытов..............................................................100

4. Результаты экспериментальных исследований.....................................111

4.1. Влияние конструктивных и технологических параметров сферического диска на процесс преодоления препятствий..............111

4.2. Влияние пространственного положения поросли на усилие

ее перерезания сферическим диском...................................................121

4.3. Влияние параметров укладывающего поросль устройства

на отклонение стержней, имитирующих поросль............................ 132

4.4. Влияние характеристики поросли на усилие, требуемое для

ее отклонения........................................................................................ 141

4.5. Выводы................................................................................................. 143

5. Разработка конструкции и определение экономической эффективности экспериментального образца бороны БДК - 2,5, оснащенной устройством для укладки поросли................................. 145

5.1. Конструкция экспериментального образца бороны БДК - 2,5, оснащенного устройством для укладки поросли..............................145

5.2. Качественные показатели обработки почвы опытным образцом бороны БДК-2,5................................................................................153

5.3. Экономическая эффективность от использования бороны

БДК - 2,5, оснащенной устройством для укладки поросли...........159

5.4. Общие выводы и предложения........................................................170

Список использованной литературы.................................................172

Приложения.........................................................................................182

ц

Введение

Диссертационная работа выполнена на кафедре механизации лесного хозяйства и проектирования машин Воронежской государственной лесотехнической академии в 1995-1998 гг.

Актуальность темы. Проблема восстановления дубрав, повышения их продуктивности и улучшения качественного состава привлекает к себе внимание ученых на протяжении всей истории отечественного лесоводства. Такое внимание обусловлено высокой ценностью и дефицитностью дубовой древесины, огромной средообразующей ролью дубовых лесов, усиленной их эксплуатацией в прошлом, а также трудностью выращивания дубовых насаждений. В настоящее время, в связи с трудностью естественного возобновления дубрав, практически все вырубки поступают под закультивирование. Однако эффективность культур дуба, создаваемых на вырубках, еще низкая.

Стремление сэкономить средства на подготовке участка под закультивирование, ограничиться полосной раскорчевкой и обработкой почвы, приводит к возрастанию затрат при последующих уходах за посадками. Культуры оказываются нетехнологичными, механизированный уход за ними трудно осуществить из-за криволинейности рядов и разновеликости междурядий, возникающих при объезде невыкорчеванных пней. На таких участках затруднено использование неспециальных тракторов с малым клиренсом.

Сплошная корчевка пней наиболее распространенными в настоящее время рычажными корчевателями также не лишена недостатков. При корчевке, вместе с пнями, удаляется верхний гумуссированный слой почвы, остаются большие ямы, рельеф раскорчеванного участка понижается, возникает опасность его заболачивания. Бурты из выкорчеванных пней выводят из оборота значительную площадь, являются источником распространения болезней и вредителей леса.

Новая прогрессивная технология восстановления дубрав на вырубках предполагает сплошное понижение пней до уровня поверхности почвы с по-

следующей предпосадочной обработкой почвы и уходами за культурами при помощи дисковых орудий. При этом удается избежать основных недостатков ранее применяющихся технологий. Однако, оставшаяся в почве часть пня и корни является препятствием для работы почвообрабатывающих орудий, а также источником обильного зарастания вырубки порослью.

Дисковые орудия способны эффективно преодолевать препятствия, но они недостаточно полно уничтожают поросль, что требует многократности проходов агрегата по одному следу. Повысить полноту уничтожения нежелательной растительности сферическими дисками затрудняет малая иссле-дованность процесса резания ими сильнозакустаренных почв, насыщенных корнями.

Остается необоснованным, с точки зрения резания корней и поросли, тип диска, а также его геометрические и технологические параметры. Недостаточно изучен вопрос о предпочтительности применения вырезных или цельнокрайных дисков на нераскорчеванных вырубках, с точки зрения показателей динамики при переезде через препятствие.

Все это, с учетом незаменимости дисковых орудий при обработке почвы на нераскорчеванных вырубках, делает тему работы весьма актуальной.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является повышение производительности и качества обработки почвы дисковыми рабочими органами на вырубках с пониженными пнями, заросших порослью древесно-кустарниковых пород.

В соответствии с поставленной целью были намечены следующие задачи:

-провести теоретические и экспериментальные исследования процесса разрушения поросли сферическим диском. Выявить влияние геометрических и технологических параметров диска, а также пространственного положения поросли относительно режущей кромки на энергетические показатели процесса;

- провести сравнительные теоретические и экспериментальные исследования процесса преодоления дисковыми рабочими органами препятствий в виде пней различной высоты вырезными и цельнокрайными дисками. Выявить влияние геометрических параметров каждого типа дисков на динамическую нагруженность, качество обработки почвы, в том числе на величины огрехов, при преодолении препятствий. Определить предпочтительный тип диска для эксплуатации в условиях сильнозакустаренных нераскорчеванных вырубок;

- разработать конструкцию устройства, способствующую увеличению уничтожаемости нежелательной поросли древесно-кустарниковых пород и в связи с этим уменьшению количества проходов бороны по одному следу, снижению затрат на ГСМ и другие материальные средства;

- провести сравнительные испытания дискового почвообрабатывающего орудия, снабженного разработанным устройством и без него, при установке различных типов дисков, с изменением технологических параметров. Выявить изменение качественных показателей обработки почвы и уничтожения поросли, а также приспособленность устройства к работе на вырубках;

- определить лесокультурную и экономическую эффективность применения почвообрабатывающего орудия, снабженного устройством, способствующим увеличению уничтожаемости нежелательной поросли.

Научная новизна» Заключается в развитии теории резания почвенных древесных включений и преодоления препятствий сферическим диском, позволяющей на стадии проектирования лесных дисковых почвообрабатывающих орудий оптимизировать конструктивные и технологические параметры их рабочих органов, что дает возможность повысить эффективность обработки почвы на сильнозакустаренных не раскорчеванных вырубках.

Получены математические зависимости, описывающие взаимосвязь, как силы резания почвенных древесных включений, так и отдельных ее со-

ставляющих от всех основных технологических и конструктивных параметров сферического диска, а также от параметров перерезаемого образца.

Обоснованы оптимальные, с точки зрения снижения нагрузок при переезде через препятствие, параметры дисковых рабочих органов борон.

Предложена конструкция укладывающего поросль устройства, повышающего полноту уничтожения поросли малоценных мягколиственных пород. Устройство прошло испытание в условиях нераскорчеванных вырубок с пониженными пнями Староживотинного лесничества, которые показали его работоспособность. Новизна технического решения подтверждена положительным решением на выдачу патента на изобретение.

Для определения влияния пространственного положения поросли на усилие, затрачиваемое для ее перерезания была изготовлена специальная установка. Экспериментальные исследования по определению тягового сопротивления дисковой секции потребовали создания тензометрической навески. Разработанные конструкции выгодно отличаются от применяемых ранее.

Обоснованность результатов исследований. Выводы диссертационной работы базируются на результатах фактического материала полученного при проведении лабораторных и полевых испытаний. Определении силы резания производилось при использовании стандартного сферического диска и натуральной осиновой поросли. Для поддержания влажности на постоянном уровне поросль заменялась каждые 1-2 дня.

Для определения показателей динамики, при переезде препятствий использовалась секция реального почвообрабатывающего орудия. Плотность и влажность почвы поддерживалась на уровне, соответствующем реальным условиям вырубки.

Полученные данные обрабатывались методами математической статистики с использованием стандартной программы Microsoft Excel для персонального компьютера.

Практическая ценность. Проектно-конструкторские бюро и хозяйства, эксплуатирующие лесные дисковые почвообрабатывающие орудия получили рекомендации по выбору оптимального типа, а также конструктивных и технологических параметров сферических дисков для условий не раскорчеванных вырубок, заросших порослью мягколиственных пород.

Создано устройство, позволяющее дисковому орудию более интенсивно уничтожать нежелательную поросль, что повышает эффективность почвообрабатывающего орудия

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 (1993-1998 гг.).

Диссертационная тема входит в состав научной тематики кафедры и выполнена по договору с федеральной службой лесного хозяйства РФ.

По материалам диссертационной работы опубликовано девять работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Общий объем работы составляет 221 страницу, из них 181 страниц основного текста и ЦО страниц приложений. Работа включает ВО иллюстраций, 9 таблиц и 103 наименования использованных источников, в том числе 7 иностранных.

Постоянное внимание и оказание помощи со стороны научного руководителя И.М. Бартенева и других сотрудников кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин сделало возможным завершение исследований и оформление работы в установленные сроки. Всем лицам, оказавшим внимание и поддержку, автор выражает искреннюю признательность.

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 1.1. Особенности вырубок в дубравах

В настоящее время до 65 % площадей под посев или посадку лесных культур, в пределах России, приходится на нераскорчеванные вырубки. Вырубки в дубравах отличаются медленным ростом и относительно малым количеством корневых отпрысков основной и ценных сопутствующих пород, таких как клен остролистный, липа, ясень и граб (в юго-западных районах РФ). Естественным путем такие вырубки практически не возобновляются. Поэтому во всех лесорастительных зонах основным способом воспроизводства дуба стали лесные культуры [38].

Создание культур дуба часто затруднено и имеет свою специфику, обусловленную особенностями таких вырубок. К особенностям вырубок в дубравах можно отнести большую высоту пней, достигающую 70 см.[13]. Касимов В.Д. и Филин А.И. отмечают верхнюю границу высоты пней на вырубках в 60 - 80 см от поверхности почвы [40]. Невозможность спила на меньшей высоте объясняется резким увеличением размера комлевой части пня, превышающей в 1,5 - 1,8 раз диаметр ствола на уровне спила. Такая высота пней сильно затрудняет движение по вырубке не только сельскохозяйственных, но и специальных лесохозяйственных тракторов с увеличенным дорожным просветом.

Характерным для дуба является наличие крупных наклонных и якорных корней, а также корней расположенных под пнем, причем исследованиями Казакова В.И. установлено, что основная масса корней, до 70-85% находится в верхнем 20-30 сантиметровом слое почвы [37]. Совков А.Ф. отмечает, что основная масса боковых корней черешчатого дуба залегает на глубине от 10 до 50 см. [87]. Максимальный диаметр корней возле пня

иногда превышает 40 см. Количество мощных корневых лап дубового пня достигает 6 шт., а диаметр основного монолита подземной части пня превышает в 2 раза его диаметр. Основная масса (46-51 %) дубовых пней имеют диаметр от 25 до 40 см. [13].

Следует отметить и такую особенность дуба, как большую прочность древесины и длительный процесс естественного разрушения. Все это сильно затрудняет процесс корчевки пней, увеличивает стоимость работ по подготовке участка.

Наличие в насаждениях до рубки осины, ольхи серой, лещины и других пород, способных к вегетативному возобновлению, приводит к появлению обильных корневых отпрысков, число которых может достигать 1 млн. шт/га. Отпрыски появляются вокруг пня в радиусе 25-35 м и в одно-двухлетнем возрасте имеют высоту 1 м. Столь быстрый рост пневой и кор-неотпрысковой поросли объясняется сложившейся мощной корневой системой, избежавшей корчевки. Достаточно отметить, что высоты 1 м самосев березы достигает только к 7-8 летнему возрасту [39]. Выжить в условиях столь сильной конкуренции за свет и питание лесным культурам крайне сложно. Без своевременных осветлений наступает быстрое заглушение посадок.

Помимо интенсивного зарастания порослью малоценных мягколист-венных пород, вырубки в первый и второй год заселяются травянистой растительностью. Первыми обычно появляются иван-чай, пустырник и сныть. В дальнейшем участок зарастает злаками, преимущественно вейни-ком [38]. Интенсивному зарастанию травянистой растительностью способствует относительно богатые почвы в дубовых вырубках [13].

Эти особенности необходимо учитывать при выборе технологии и системы машин для создания лесных культур на вырубках в дубравах.

1.2. Способы и орудия для расчистки вырубок и обработки почвы

Наиболее важными и ответственными периодами, в дальнейшем определяющими удобство и степень механизации уходов за лесными культурами, качество, эффективность и общую стоимость выращиваемой породы, являются подготовка лесокультурных площадей и обработка почвы перед посадкой (посевом) [39].

В настоящее время на вырубках с количеством пней до 400 шт/га рекомендована полосная расчистка от порубочных остатков, валежника и м