автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технологических операций и рабочих органов машин для выращивания посадочного материала и лесовосстановления

На правах рукописи

Драпалюк Михаил Валентинович

^оигэаоо?

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИИ И РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА И ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж-2007

003053007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА)

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Бартенев Иван Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пошарников Феликс Владимирович

доктор технических наук, профессор Цыпук Александр Максимович

доктор технических наук, профессор Винокуров Василий Николаевич

Ведущая организация Всероссийский научно-

исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства

Защита состоится 30 марта 2007 г. в 10. 00 час. в ауд. 118, на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, г. Воронеж, улица Тимирязева, 8)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан «12» февраля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного _____

совета ^^ В.К. Курьянов

Актуальность темы.

В процессе лесовосстановления и выращивания посадочного материала в лесных питомниках имеется ряд технологических операций, связанных с взаимодействием рабочих органов машин с древесными включениями в почве и их надземными частями. К таким операциям относятся подрезка корней и выкопка сеянцев и саженцев, срезание поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород при расчистке вырубок и осветление культур, обрезка вершинок сеянцев в процессе их роста в питомнике и корчевание пней.

• Эффективность подрезки корней сеянцев в процессе их выращивания доказана исследованиями и производственным опытом на примере хвойных пород. В ряде зарубежных стран (в США, Канаде, Мексике, Японии, Австралии, Новой Зеландии и ряде европейских стран) с целью обеспечения оптимального соотношения корней и кроны сеянцев, наряду с подрезкой корней, производят подрезку вершинок.

Насколько эти прогрессивные агротехнические приемы эффективны применительно к сеянцам дуба, ясеня и других лиственных пород, а также сосны обыкновенной, выращиваемых в питомниках лесостепной зоны, должны показать специальные исследования и разработка технологических приемов. Это позволит найти ответы на многие нерешенные вопросы, а также обосновать типы, параметры и режимы работы устройств для подрезки корней, обрезки вершин и выкопки посадочного материала. При этом должны быть обеспечены высокое качество среза, сохранение жизненно важных мелких корешков и их естественного контакта с почвой.

Срезание поросли второстепенных пород является энерго- и ресурсоемкой технологической операцией, поскольку она повторяется ежегодно в течение 15 ..25 лет до смыкания лесных культур. При этом поросль березы и, особенно, осины в благоприятных условиях, каковые являются в Центральном Черноземье, развивается сразу же после рубки главной породы, достигая до 150 тысяч штук на гектар высотой 1,5...2,0 м. Применяемые в настоящее время тракторные кусторезы выполнены в виде фрезерных рабочих органов и характеризуются большой энергоемкостью и низкой производительностью, поскольку поступательная скорость движения агрегата составляет всего лишь 0,8... 1,1 км/ч. Применению ножевых рабочих органов препятствуют пни, оставшиеся в междурядных коридорах.

Современные корчеватели удаляют пни, создавая в их корнях напряжение растяжения и разрыва, которое в кратное число раз больше сопротивления отрыву в тангенсальном направлении, то есть вдоль волокон. Этим и объясняется необходимость применения энергонасыщенных тракторов, имеющих повышенную массу, использующих мощность двигателя через движители трактора и вал отбора; низкая производительность, разрушение экологии почв, удаление большей части плодородного верхнего слоя, образование подпневых ям и локальное заболачивание, большие материальные затраты.

Фрезерование пней исключает негативное воздействие движителей трактора и корчевателя на почву, но не снижает энергоемкость, а еще более

увеличивает. Скалывающие рабочие органы, применяемые в машинах МУП-4 и МДП-1.5, разработаны применительно к условиям мягких пород, и поэтому они не могут быть перенесены в чистом виде для дробления пней дуба, ясеня и других твердолиственных пород. В силу этих причин машины МУП-4 и МДП-1.5 не нашли применения в зоне дубрав и широколиственных лесов. Необходимы специальные исследования и разработка математического аппарата выбора оптимальных параметров рабочих органов, учитывающих физико-механические свойства древесины.

Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, что в отрасли лесное хозяйство существует проблема повышения качества и снижения энергозатрат в таких технологических процессах, каковыми являются выращивание посадочного материала и лесовосстановление на вырубках. Поэтому тема диссертационной работы актуальна и своевременна.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы «Совершенствование технологий и машин для лесовосстановления и рубок ухода в лесах и защитных лесных насаждениях ЦЧР и Северного Кавказа» (номер госрегистрации 01.2.00. 105345) и ряда хоздоговорных тем: «Формирование кроны сеянцев в питомнике» (№ 18/04 от 25 июня 2004), «Оценка различных способов корчевания пней» (№ 16/05 от 1 июня 2005 года), «Обоснование основных параметров рабочего органа машины для удаления древесно-кустарниковой растительности» (№ 17/05 от 1 июля 2005 года, «Разработка корчевателя» (№ 18/05 от 4 июля 2005 года), «Оценка энергоемкости фрезерных рабочих органов машин для понижения пней» (№ 22/06 от 1 июня 2006 года).

Цель исследований.

Целью данной работы является разработка технологических операций и рабочих органов машин, обеспечивающих повышение качества и производительности при выращивании посадочного материала и лесовосстановлении на вырубках.

Объекты исследований.

Объектами исследований являются типы, параметры и режимы работы рабочих органов лесохозяйственных машин, используемых в технологических процессах выращивания посадочного материала и лесовосстановлении, в которых рабочие органы взаимодействуют с корнями и вершинами сеянцев, с древесной порослью второстепенных лиственных пород и древесиной пней.

Предмет исследований.

Предметом исследований является взаимодействие рабочих органов корнеподрезчиков, вершиноподрезчиков, кусторезов, машин для удаления пней с древесной растительностью.

Методы исследований.

Научные исследования проводились с использованием дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятностей, аналитической геометрии, теоретической механики, имитационного моделирования, экономического анализа.

Экспериментальные исследования проводились как в лабораторных, так и в полевых условиях с применением современного оборудования, позво-

ляющего фиксировать различные параметры работы опытных образцов лесо-хозяйственных машин.

Обработка результатов измерений проводилась методами "математической статистики с применением современных средств вычислительной техники.

Научная новизна работы.

Разработаны технологические операции выращивания сеянцев дуба че-решчатого и сосны обыкновенной в лесостепной зоне, включающие подрезку корней дуба и сосны и обрезку вершин дуба, отличающиеся тем, что в результате их применения повышается качество и интенсивность роста сеянцев. Способ стимуляции роста и развития сеянцев защищен патентом РФ № 2275788. Получены регистрационные свидетельства на базы данных № 10426, № 10427, № 10428, № Ю429.

Предложена математическая модель процесса перерезания горизонтальным лезвием корней растущих сеянцев, отличающаяся учетом всех этапов взаимодействия лезвия с корнем и динамикой процесса, что позволяет установить рациональные пределы варьирования геометрических и кинематических параметров рабочего органа корнеподрезчика. Конструкция корнепод-резчика защищена патентами РФ № 2169452, № 54715.

Разработаны математические модели взаимодействия пильного и инерционно-рубящего рабочего органа с древесной растительностью, отличающиеся учетом геометрических и кинематических параметров рабочих органов. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005613081 - Программа для оптимизации процесса резания древес-но-кустарниковой растительности.

Обоснованы геометрические и кинематические параметры рабочих органов кусторезов и вершиноподрезчиков, отличающихся высоким качеством выполняемых технологических операций. Получены патенты РФ № 2275007, №33684, №56115.

Разработаны математические модели процесса удаления надземной части пней ножевыми и фрезерно-скалывающими рабочими органами, отличающиеся учетом всех геометрических и кинематических параметров рабочих органов.

Практическая ценность.

Установленные биотехнические и прочностные параметры сеянцев лиственных пород и сосны под действием обрезки вершинок и подрезки корней являются исходными данными для проектирования и расчета рабочих органов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию прогрессивных технологий, типа, параметров и режимов работы рабочих органов, а также разработанные компьютерные программы обеспечивают на стадии проектирования разработку машин и оборудования высокого технического уровня. Разработан, испытан и внедрен в производство комплекс машин, дополняющих действующие комплексы, характеризующиеся высокой надежностью, малой металлоемкостью и эффективным использова-

нием мощности энергетических средств, позволяющие получать высококачественный посадочный материал и обеспечивать его дальнейшее развитие в культурах. Основная часть полученных результатов принята конструкторскими и научно-исследовательскими организациями, включена в учебные программы Воронежской государственной лесотехнической академии.

Экономический эффект от внедрения новых технологий и комплекса машин показывает практическую значимость разработанных технологических процессов и средств механизации.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенные технологические операции подрезки корней и обрезки вершин сеянцев дуба черешчатого и сосны обыкновенной, обеспечивающие повышение качества и интенсивность роста сеянцев. Способ стимуляции роста и развития сеянцев защищен патентом РФ № 2275788.

2. Установленные геометрические и кинематические параметры рабочих органов для подрезки корней сеянцев и саженцев, полученные на основе математического моделирования и проведения многофакторного эксперимента, обеспечивающие разработку конструкции корнеподрезчиков, защищенных патентами РФ № 2169452, № 54715.

3. Предложенные математические модели процессов обрезки вершин растущих сеянцев и поросли лиственных второстепенных древесно-кустарниковых пород при осветлении культур и расчистке вырубок, позволяющие производить расчеты на стадии проектирования.

4. Установленные геометрические и кинематические параметры рабочих органов вершиноподрезчика и кустореза, позволяющие качественно выполнять технологические процессы. Конструкции вершиноподрезчика и кустореза выполнены на уровне изобретения и защищены патентами РФ № 2275007, № 33684, № 56115.

5. Разработанные математические модели процесса удаления надземной части пней ножевыми и фрезерно-скалывающими рабочими органами, позволяющие получить рациональные пределы варьирования геометрических и кинематических параметров рабочих органов.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность научных результатов и основных выводов, сформулированных в диссертации, подтверждена использованием в разработках обоснованных точных и проверенных методов, сходимостью экспериментальных и теоретических результатов и апробацией полученных результатов. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики с использованием программы Microsoft Excel для персонального компьютера.

Достоверность результатов научных исследований также подтверждается апробацией конструктивных разработок, использованием рекомендаций, ряда математических моделей и компьютерных программ при проектировании новой лесохозяйственной техники на ведущих предприятиях лесного комплекса - ФГУ ВНИИЛМ и ФГУП ЦОКБлесхозмаш.

Личное участие автора заключается в определении целей и задач работы, в выполнении научно-технических исследований и анализа их результатов.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрение на заседаниях кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1997-2006 гг.), а также на ряде международных и всероссийских научных, научно-практических и научно-технических конференций:

«Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса» (Воронеж, 1998 г.); «Состояние и перспективы развития механизации лесного хозяйства и лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений» (Пушкино, 2000 г.); «Лес и молодежь ВГЛТА- 2000» (Воронеж, 2000 г.); « Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационная деятельность на предприятиях лесного комплекса» (Воронеж, 2002 г.); «Проблемы и перспективы лесного комплекса» (Воронеж, 2005 г.); «Наука и образование на службе лесного комплекса (к 75-летию ВГЛТА)» (Воронеж, 2005 г.); «И.В. Мичурин и агротехнические аспекты производства плодов и овощей на современном этапе» (Воронеж, 2005 г.); «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 работ, включая 1 монографию, 15 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, 8 патентов РФ, 10 авторских свидетельств на программное обеспечение и базы данных.

Реализация работы. Разработанные технологические операции выращивания посадочного материала в лесных питомниках, новые конструкции корнеподрезчика, вершиноподрезчика, кустореза, машины для удаления пней, а также результаты научных исследований были внедрены в Воронежской государственной лесотехнической академии, ФГУ ВНИИЛМ и ГУ Те-лермановское Опытное лесничество института лесоведения Российской Академии наук, ОАО «Балтийский ЛПХ», Новохоперском лесхозе.

Объём и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Общий объём работы составляет 453 страниц, из них 356 основного текста и 97 страниц приложений. Работа включает 179 иллюстраций, 59 таблиц и 206 наименований использованных источников, в том числе 42 иностранных.

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

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, показаны актуальность и научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость, результаты внедрения, а также сформулированы цель и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе представлен анализ научных работ по проблеме лесо-восстановления. Большое количество технологических операций при выращивании лесных культур связано с взаимодействием рабочих органов с древесиной различного возраста и с разными физико-механическими параметрами. К таким операциям относятся: удаление пней, срезание поросли второстепенных пород при осветлении культур, подрезка корней и обрезка вершин у сеянцев в процессе их выращивания в лесных питомниках.

Вопросами лесовосстановления занимались такие ученые как И.М. Зима, Т.Т. Малюгин, А.И. Баранов, Г.А. Ларюхин, П.С. Нартов, И.М. Бартенев, В.Н. Винокуров, A.M. Цыпук, Л.Т. Свиридов, В.И. Казаков, Ф.В. Пошарни-ков, П.И. Попиков, А.Н. Родин, А.И. Чернодубов, И.В. Сухов и др.

Удаление пней производится в основном путем их корчевания, за счет создания усилий, превышающих результирующие силы сопротивления, складывающиеся из сил трения почвы по дереву и сопротивления корней разрыву при их растяжении. Корчевание пней- это дорогостоящая и малопроизводительная операция, сопровождающаяся значительными экологическими нарушениями (удаление плодородного слоя почвы до 60 % с территории вырубки, разрушение структуры почвы, лесной подстилки и уничтожение подроста древесных пород). Имеется некоторый теоретико-производственный задел в направлении замены корчевания пней на фрезерование их поперек и вдоль волокон, высверливание пней вместе с тсомом почвы, находящейся на корнях, и дробление надземной части на щепу различного размера. Однако имеющиеся данные относятся к пням хвойных и мягко-лиственных пород, и применить их в условиях лесостепной и степной зон, где произрастают твердолиственные породы (дуб, ясень, клен), без специальных дополнительных исследований не представляется возможным. Необходимы глубокие и всесторонние теоретические и экспериментальные исследования, направленные на изучение и обоснование энерго- и ресурсосберегающих способов и технических средств удаления пней твердолиственных, а также хвойных пород. Одним из перспективных направлений является дробление надземной части пней путем отрыва щепы вдоль волокон, поскольку сопротивление скалыванию меньше сопротивления растяжению и разрыву в 17...21 раз для сосны, в 21...27 раз для дуба.

Научные основы резания и разрушения древесных материалов заложены в трудах В.В. Амалицкого, С.А. Воскресенского, А.Л. Бершадского, В.И. Любченко, В.П. Горячкина, Н.Е. Резника, A.A. Ивашенко, Л.П. Крамаренко, В.А. Зяблова, И.Ф. Василенко, Е.М Гутляра, Е.С. Босого, Н.Г. Березина, В.А. Константинова, А.И. Шекеля и др.

К настоящему времени в нашей стране и за рубежом накоплен достаточно большой опыт по подрезке корней и обрезке кроны сеянцев хвойных пород в таежной зоне в процессе их выращивания. И это является основанием провести аналогичные исследования в лесостепной и степной зонах на породах лиственных и сосны обыкновенной, с тем чтобы обосновать целесообразность подрезки корней и обрезки кроны в условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения, выявить агротехнические требования и разработать технические средства для их реализации.

Исследованиями подрезки корней сеянцев и саженцев занимались В.И. Казаков, Е.П. Заборовский, А.Ф. Суворина, М.К. Гладышевский, Д.В. Николаев, В.К. Макиенко, П.И. Мелешин и другие ученые, а также целый ряд зарубежных ученых J.C. Adams, J. S. Brisbin, R.J.Cameron, M.L. Dutyea, J. Evelyn, C.H. Foster, P.P. Kormanik, J.R. Toliver, изучая влияние различных факторов (периодичности, времени, глубины подрезки, густоты посева и т.п.) на формирование корневой системы. Технология подрезки более широко используется при выращивании сеянцев хвойных пород (сосны, ели). Однако применительно к лиственным породам, многие из которых являются главными лесообразующими породами (дуб) для лесостепной зоны, этот вопрос недостаточно исследован.

При создании лесных культур наиболее трудоемкой операцией является уход, который необходимо осуществлять в течение 20 лет после посадки. Срезание тонкомерной поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород при осветлении культур производится кусторезами, в большинстве своем фрезерного типа: КОГ-2,3, КОМ-2,3, КОН-2,3, КО-1,5 и др., существенными недостатками которых являются низкая производительность (не более 1,0 км/ч) и большая энергоемкость. За рубежом и в плодоводстве находят применение ножевые, молотковые, пильные рабочие органы. Из всего многообразия технических средств и типов рабочих органов следует оценить, теоретически и экспериментально обосновать менее энергоемкий и более высокопроизводительный способ и тип рабочего органа для осветления культур и обрезки вершин сеянцев.

Анализ научных работ по проблемам лесовосстановления, резания и разрушения различных древесных материалов при лесовосстановлении, а также анализ перспективных технологий выращивания посадочного материала позволили сформулировать цель работы, для достижения которой необходимо решить следующие задачи:

- разработать технологические операции и выявить эффективность подрезки корней и обрезки вершин сеянцев дуба черешчатого и сосны обыкновенной в питомниках лесостепной зоны;

- обосновать геометрические и кинематические параметры рабочих органов для подрезки корней сеянцев и саженцев на основе математического моделирования и проведения многофакторного эксперимента, обеспечивающие высокое качество среза корней;

- произвести теоретические исследования процесса резания вершин сеянцев и поросли осины при осветлении культур для численных расчетов обоснования рабочих органов;

- обосновать основные геометрические и кинематические параметры рабочих органов вершиноподрезчика и кустореза, обеспечивающие высокое качество выполняемых технологических операций;

- разработать математические модели взаимодействия различных рабочих органов машин для удаления пней и на их основе оптимизировать основные параметры и режимы наиболее перспективного рабочего органа.

Во втором разделе рассмотрено применение технологии подрезки корней и обрезки вершин при выращивании сеянцев в питомниках лесостепной зоны.

Влияние этих технологических приемов оценивалось как в процессе выращивания сеянцев в питомнике, так и после посадки в культуры.

Анализ общего влияния подрезки корней у сеянцев дуба черешчатого в сочетании с обрезкой вершин после первого года роста на лесокультурной площади показал, что высота растения в случае осенней обрезки вершин почти не менялась, однако, в случае летней подрезки стебля высота увеличилась более чем в 1,5 раза. В случае летней обрезки вершин подрезка корневой системы привела не только к количественному изменению, но и к качественному: появляется вторичный прирост, причем довольно большой- 12,5...13,5 см. Также обнаруживается тенденция увеличения общей листовой поверхности у особей с подрезанной корневой системой.

Известно, что рост растений в высоту обеспечивается преимущественно за счет запасных питательных веществ растительного организма предыдущего года, а рост в толщину - за счет продуктов текущего фотосинтеза. Многократное преимущество первичного прироста сеянцев с летней обрезкой и вторичного у сеянцев с осенней обрезкой по сравнению с контрольными свидетельствует о том, что запас питательных веществ у сеянцев с обрезкой стебля превосходил таковой у контрольных растений.

Обрезка вершин частично переориентировала метаболизм растительного организма не на расход пластических веществ на рост стебля в высоту, а на их запас. Таким образом, не только сохранились ранее накопленные питательные вещества и менее расходовались текущие, но и, вероятно, сам переход к началу запасания этих веществ произошел раньше, чем у растений с естественной вегетацией. Именно это могло послужить не только количественным, но и качественным преимуществом роста в длину сеянцев с обрезанным стеблем по сравнению с контролем. Для инициации роста вторичного прироста требуется существенный метаболический стимул.

Наиболее перспективны, на наш взгляд, сеянцы с осенней обрезкой стебля, поскольку обрезка вершин проводилась во время покоя и растениям было легче перенести эту процедуру

Подрезка корней приводит к образованию мочковатой корневой системы, что облегчает выкопку сеянцев и увеличивает их потенциал вследствие увеличения ветвистости корней.

В ходе проведения полевых исследований изучалась корневая система подроста и посадок дуба черешчатого.

У особей подроста дуба черешчатого в естественных условиях формируется типично стержневая корневая система. Посаженные дубки формируют более разветвленную корневую систему, чем особи подроста. По количеству крупных и мелких корней I порядка посаженные дубки превосходят подрост примерно в 2 раза (таблица 1; 2). По количеству корней II порядка культуры дуба превосходят в 3 раза особей естественного происхождения (103 против 28).

По размерам корней посадки дуба в 2...3 раза превосходят особей естественного происхождения (таблица 1). Корни II порядка у особей естественного происхождения представлены мелкими корешками длиной 0,5 см, у культур дуба корни II порядка достигают 5... 7 см.

Подробный анализ распределения корневых систем по глубинам показывает, что большая часть мелких и крупных корней сосредоточена на глубине до 20 см (таблица 1; 2).

Хотя у посадок дуба крупных корней глубже 20 см не наблюдается, по количеству корней I порядка особи подроста уступают культурам.

Культуры дуба не формируют полностью мочковатую корневую систему, а происходит постепенное восстановление стержневого корня на глубину более 80 см за счет развития нижнего бокового корня. На наш взгляд, подрезка корней во время выкопки сеянцев привела к нарушению апикального доминирования и коррелятивного торможения со стороны стержневого корня, что привело к развитию боковых корней, которые обеспечивали растение питательными веществами и влагой после посадки. Однако, в связи с необходимостью достижения корнями грунтовых вод произошло восстановление стержневой корневой системы.

В ходе проведения исследований изучалось влияние подрезки корней на развитие сеянцев сосны обыкновенной. Подрезка корневой системы привела к уменьшению массы и некоторых ростовых показателей надземной части сеянцев по сравнению с контролем. Отсутствие влияния подрезки корней на высоту связано с тем, что подрезка корней была проведена во время, близкое к завершению роста побега в длину. Уменьшение диаметра корневой шейки связано с тем, что рост побега в ширину осуществляется за счет продуктов текущего метаболизма, который был заторможен из-за временного нарушения деятельности корней в связи с их подрезкой (таблица 3).

У сеянцев с подрезанной корневой системой формируются дополнительные корни, которые отвердевают до момента выкопки.

Соотношение верхней части к корню у подрезанных сеянцев было значительно меньшим, чем у контрольных образцов, что проявилось в лучшем балансе между верхней частью и корнями.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что подрезанные сеянцы являются более сбалансированными и, как следствие, имеют больший потенциал, чем контрольные сеянцы. Подрезка корней может быть использована для замедления роста верхней части, для стимулирования развития корневой системы и для улучшения соотношения корень-побег.

Таблица 1 - Характеристика корневой системы посадок дуба черешчато-го на вырубке порослевой дубравы (кв. 8) Правобережного лесничества УОЛ

ВГЛТА

Глубина Диам корня, мм К-во корней Длина корней, см

мелких (|1<1 мм)1 порядка крупных ((1>1 мм) I порядка II порядка

I порядка II порядка средняя максимальная средняя максимальная средняя максимальная

всего мелк (<1 мм) крупн. (>1 мм)

0 15,0

10 12,3 20 14 6 52 12,3 17,7 21,0 35,7 2,1 5,5

20 9,3 25 18 7 50 10,5 18,0 19,7 38,3 2,8 7,2

30 5,1 8 8 0 1 3,0 5,0 — — 0,3 0,8

40 3,0 7 7 0 0 2,0 3,7 — — — —

50 2,0 4 4 0 0 1,5 3,2 — — — —

60 1,6 3 3 0 0 1,3 2,5 — — — —

70 1,2 3 3 0 0 0,5 1,0 — — — —

80 0,8 2 2 0 0 1,5 2,2 — — — —

Итого 72 59 13 103

Таблица 2 - Характеристика корневой системы особей подроста дуба че-решчатого на вырубке порослевой дубравы (кв. 8) Правобережного лесничества УОЛ ВГЛТА

Глубина Диам корня, мм К-во корней Длина корней, см

мелких (с1<1 мм) I порядка крупных (с!> 1 мм) I порядка II порядка

I порядка II порядка средняя максимальная средняя максимальная средняя Максимальная

всего мелк (<1 мм) крупн (>1 мм)

0 9,2

10 7,2 13 12 1 11 4,6 7,0 12,0 13,0 0,5 1,3

20 5,4 13 11 2 10 4,0 6,0 15,5 18,3 0,5 1,0

30 3,3 4 3 2 4 3,2 6,2 14,7 18,7 0,9 1,5

40 2,0 4 3 1 3 4,3 5,5 9,5 11,5 1,0 2,5

50 1,6 2 2 0 1 1,3 2,0 — — 0,4 0,7

60 1,2 1 1 0 0 1,0 2,1 — — — —

70 0,8 1 1 0 0 1,5 2,5 — — — —

80 0,6 0 0 0 0

Итого 38 33 6 29

Таблица 3 - Морфологическое описание и водный режим сеянцев сосны обыкновенной в лесном питомнике Подгоренского лесничества, октябрь 2005 г. _

Морфологические признаки Варианты опыта

Контроль Подрезанная корневая система ^К-ПКС

1 Диаметр корневой шейки, мм 5,1 ± 0,25 3,8 ±0,13 4,6

2. Высота особи, см 13,8 ±0,47 14,0 ±0,65 0,2

3 Количество ветвей, шт. 3,2 ±0,39 3,1 ±0,25 0,2

4 Количество почек, шт. 5,9 ± 0,46 5,3 ± 0,32 1,1

4 1 Верхушечных, шт. 4,7 ± 0,30 4,6 ±0,22 0,3

4 2 Боковых, шт 1,2 ±0,37 0,7 ±0,22 1,2

4 3 Длина средней почки, мм 9,7 ± 0,28 7,0 ±0,33 6,0

4 4 Ширина средней почки, мм 2,8 ± 0,07 2,5 ± 0,06 3,3

5 Длина хвои, см 9,9 ±0,31 7,3 ± 0,27 6,0

6 Корни

6 1 Количество боковых корней I порядка на глубине подрезки, шт. 8,3 ± 0,38 13,5 ±0,59 7,0

6 2 Количество боковых корней II порядка на глубине подрезки, шт. 21,8 ± 1,86 43,5 ± 3,04 6,0

5 3 Количество корней с!>1мм на глубине подрезки, шт. 2,3 ± 0,27 3,6 ±0,43 2,6

В третьем разделе представлена математическая модель взаимодействия ножевого рабочего органа с корнями сеянцев в процессе их перерезания.

На перерезаемый слой материала корня 1 высотой В (рисунок 1) действуют следующие силы: растягивающие силы со стороны верхней Р„ и нижней Р„ части корня, реакция почвы Р„, сила инерции и сила резания, представляющая собой сумму сил со стороны фасок Рл, и силы трения Рта на грани лезвия. Для решения задачи необходимо знать изменение всех этих сил в течение времени взаимодействия лезвия с корнем.

Если обозначить через х1 координату кромки лезвия на оси ОХ, через х2 - координату контакта правой поверхности корня с почвой в точке её пересечения с осью ОХ, то на основе сделанных предположений система уравнений, описывающих динамическое взаимодействие системы «лезвие-корень-почва», будет иметь вид:

ах ■ тсл + ринах + Ршнх =рл ~рв ■ соз«в ~Рн ■ созан ~рп (О

Поскольку скорость постоянна и, следовательно, ускорение лезвия равно нулю, то его уравнение движения будет иметь вид:

=РсЛ- (2)

Рисунок 1 - Схема сил, действующих в произвольный момент времени t при перерезании корня на его слой высотой В:

Уя - скорость лезвия; Ря - сила со стороны лезвия; Р„ - реакция почвы Ре\ Ри - силы растяжения со стороны верхней и нижней частей корня соответственно; Рто - сила трения верхней грани; <Л„\ - диаметр корня в плоскости резания; Рш „; Рин „ - силы инерции со стороны верхней и нижней части корня соответственно; ккр - величина деформации слоя корня кромкой лезвия высотой; кр - глубина разреза, приведенная к ненапряженному состоянию

В уравнениях (1) и (2) использованы следующие обозначения:

Рсл - реакция перерезаемого слоя, являющаяся функцией величины деформации Исо его элементарного столбика с поперечным сечением <5-<& вдоль оси ОХ:

К„ = х1-х2 + ; (3)

5 - толщина кромки лезвия; ¿0 - диаметр перерезаемого слоя корня; тсл -масса перерезаемого слоя корня; ах - ускорение перерезаемого слоя корня в

направлении оси ОХ: ах = ^ Хсл , / - время; ха - координата центра масс перерезаемого слоя; Рина, Ршнх ~ силы инерции, действующие на перерезаемый слой соответственно со стороны верхней и нижней части корня, являющиеся функциями ускорения ах; Рл, Р„ — силы, действующие на перерезаемый слой со стороны лезвия и почвы соответственно, являющиеся функциями деформаций слоя корня Исо и почвы Ах2 = х2 - ¿0;Ре, Р„ - растягивающие силы соответственно со стороны верхней и нижней части корня, являющиеся функциями деформации почвы Ах2\ ав, а„ - углы между осью ОХ и силами Р„ и Р„ соответственно, являющиеся функциями координаты х2.

Координата центра масс перерезаемого слоя хсл определяется по формуле:

? , 1 х%-х\ +(х!-х2+с10) [х1~- (х1-х2+с10) +

хся=—-3--. (4)

х2-х!+с10

где р - угол заточки лезвия; у - угол установки ножа.

Предварительно определив зависимости сил и углов, входящих в уравнения (1) и (2) от исходных неизвестных, получим систему четырех уравнений (1-4)

относительно четырех неизвестных x¡, х2, хсл и hca. Начальные условия для решения системы: при t = О X| = hco= О, Х2 = d0, хсл = dJ2 = г0,

d2x, л efe, . d2x2 dx„ /dt = 0, dx] /dt =V„ = 0, = O, — = 0, = и •. Граничное условие:

Данная математическая модель позволяет определить величину перемещения, скорость перемещений корня, силу и работу резания, на основе которых были оптимизированы геометрические и кинематические параметры горизонтального ножа, сумма углов заточки и установки лезвия jB+y, равная 0 градусам; толщина лезвия в=2...3 мм; величина кромки <?=50...150 мкм; длина лезвия /= 10.. .40 мм.

Для реализации разработанной математической модели был проведен ряд экспериментов по определению физико-механических свойств корней дуба, сосны, вяза (рисунок 2).

20000 —I

18000 >—| 16000

g 14000 — а- 12000

3 юооо — i 8000 S. 6000

4000 —I

2000 -'

о —!

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Диаметр корня, мм

Рисунок 2 - Зависимость максимальной силы перерезания от диаметра

корней дуба

С оптимальными геометрическими параметрами горизонтального ножа была создана опытная конструкция корнеподрезчика и проведен многофакторный эксперимент с целью оптимизации параметров почвозаглубителя, который должен выводить рабочий орган на требуемую глубину.

Получено уравнение регрессии, которое связывает выходной параметр процесса - тяговое сопротивление (Y)- с углом установки почвозаглубителя (Xi) с твердостью (Х2) и влажностью (Х3) почвы

Y = 618.94 +141.89 • Х2 +11.38 • Х3 +1,S9X,X2 - ОЛЗХ^ min (5)

Для решения этой задачи была написана программа, реализованная в среде Borland Delphi 6.0. В результате расчетов установлено, что минимальное значение тягового сопротивления наблюдается при установке почвозаглубителя в положение, близкое к нулю градусов, твердости почвы 1МПа и влажности

10 %. Однако, с учетом длины пути заглубления оптимальным углом установки почвозаглубителя следует считать 15°.

В четвертом разделе представлена математическая модель процесса взаимодействия дисковой пилы с древесной растительностью.

Длину дуги контакта зуба 1'ст с 1-м стволом определим по формуле

1ст--360 ' (6)

где - радиус пилы диска, м.

В соответствии с рисунком 3 1-й угол контакта пилы со стволиком сеянца^ находим как

И* /9

= (7)

2

Преобразуя, получим:

|, (8)

где Н'ст - высота пропила 1-го стволика, м.

Толщина срезаемой стружки г'-го ствола с'сп

С'ст = "^,и (9)

'ст

где иг - подача на зуб, м;

и,=1,-5--(10)

г МООО-К« ^ ;

шаг зуба, мм (для пилы 13=1500, г=120, =я-0!г = 39,25); Уп - поступательная скорость агрегата (надвигание), м/с; V™ - окружная скорость резания, м/с. Основное влияние на качество среза оказывает подача стволика на зуб пилы, поэтому были построены зависимости Ш от окружной скорости пилы и скорости подачи агрегата.

В момент перерезания вектор скорости ствола Уст направлен во внешнюю сторону от диска пилы, за счёт чего будет происходить отклонение стволика сеянца, что препятствует его срезанию и способствует прохождению под пилой или сбоку пилы. Для того чтобы избежать отклонения стволика, необходимо вектор скорости направить во внутреннюю сторону пилы. Это можно осуществить при помощи зуба пилы, угол наклона передней режущей кромки которого «Убудет иметь значения менее 90° (рисунок 3).

Рисунок 3 -Схема взаимодействия дисковой пилы со стволиком сеянца

Пренебрегая биением пилы в вертикальной плоскости, рассчитываем координаты основания г-го зуба на основании системы:

где К,)ск - радиус диска пилы до основания зуба, м; Х'осн, УрСН - координаты основания 1-го зуба, м; Ъ - число зубьев пилы, шт. г - рассматриваемый зуб, г-1.. ,Ъ\ Вершину г'-го зуба находим на основании системы:

где Х'верш, Ув'ерш - координаты вершины ¡-го зуба, м; к, - высота зуба, м;

6 - угол наклона передней режущей кромки зуба, рад. Задняя режущая кромка получается путём соединения основания текущего зуба с вершиной последующего.

В ходе таксационных исследований удалость установить характер произрастания древесной растительности. С учетом знания количества столиков на 1 м2 и их диаметра была проведена рандомизация и получены координаты места произрастания древесной растительности на рассматриваемом участке:

(И)

(12)

где Хтах, Утах - соответственно длина и ширина участка, м;

т ах

rand(Xmai),rand(YmíJl) - случайное число, взятое из промежутка от нуля до соответствующего значения Хтах, Ymax, м.

Математически процесс соприкосновения г'-го ствола с зубом пилы представляется как совпадение абсцисс и ординат зуба пилы с абсциссой и ординатой ствола. Для упрощения математических выкладок сделаем допущение, что не пила движется на стволы, а, наоборот, ствол движется на пилу.

Ir' = X'

лств верш' _

(14)

у' = Уш

Усте верш

Координаты вершин зубьев пилы образуют рабочую зону пилы относительно её центра.

Поскольку радиус пилы является суммой радиуса основания, высоты зуба с учётом его наклона, он определяется по формуле

Rm = éütcK +h3)-s\nSf + A3)-cos¿]2 . (15)

Рабочая зона, в соответствии с рисунком 4, формируется радиусом Rn„, проведённым из центра диска, характеризуемого координатами Х'^, Y^.

При сопоставлении координат ствола с центром диска определяется расстояние (радиус), на котором находится ствол:

Кт» = '¡к^+П^АУсше + УЦт] , (16)

где Я'ств т - радиус, на котором находится ствол от центра диска пилы, м. При совпадении этих двух радиусов 11пл и будет начинаться процесс ре-

зания.

V-* 4

■3 ~/<Ят 40У"»>

X о

ста Л,

8

JO Уст, « 80 V

у9 ет™ 10

9 О Уств ,0 О Усш

и Хст,

11 НО Усш 13

*ст. 13 О У сто

„

■ZJV14 НО Уст. 14 у Уст» Л"

л V!S JsO Усш

о у1:. gyi

Рисунок 4 - Схема соприкосновения стволика с зубом пилы

18

Кроме кинематической модели процесса резания была разработана динамическая модель взаимодействия дисковой пилы с древесной растительностью (рисунок 5).

Рисунок 5 - Схема взаимодействия пильного диска со стволиком

В результате построения математической модели была получена зависимость силы резания от основных параметров процесса резания:

где К' - удельное сопротивление резанию (К'=5...& МПа); ап,ак,ар,ат - коэффициенты, учитывающие соответственно породу, влажность, степень затупления зубьев и температуру, 5 - угол наклона передней грани зуба; 0" - угол между вектором скорости и вектором движения; Ь - ширина пропила, м.

Анализ ряда зависимостей показал, что на величину скорости подачи трактора, которая определяет производительность работы агрегата, оказывают влияние следующие величины: подача на зуб - иг, число зубьев - Ъ, диаметр пилы-Би окружная скорость вращения пилы - Упл.

Была проведена оптимизация скорости подачи трактора. Определив целевую функцию, характеризующую оптимальную скорость подачи трактора, а также задав ограничения варьируемых факторов, получим:

К'апакарат -иг -Н'ш -360 -Ь (н, \

2 • я- • Я™ • агсвт —= • зт(<У - в')

ст

(17)

V„(Uz,Vm,Z,D)-+m ах, 0.5 <U2<5,

■5<Vm<40, (18)

32<Z<120, 0.2<D<1.

Была разработана компьютерная программа, которая при помощи метода сканирования рассчитала оптимальные параметры пильного рабочего органа: окружная скорость 14 м/с, подача на зуб 1,9 мм, диаметр пилы 0,4 м, количество зубьев на дисковой пиле 108 шт. Проведенные экспериментальные исследования срезания вершин сеянцев дисковой пилой с такими геометрическими параметрами показали, что срез гладкий, не наблюдается разрывов и размочаливания стволиков.

Для нахождения оптимальных геометрических и кинематических параметров инерционно-рубящего рабочего органа для срезания поросли второстепенных пород были составлены кинематическая и динамическая модели процесса резания поросли.

Динамическая модель включала определение силы резания с учётом установленного экспериментальным путём значения предела прочности ср поросли осины при её перерезании:

i

^ =Д^J■^+-Jт^|j"йJ.[íg(/5) + /sin2(Л + M/ + coS2(^)], (19)

п

где Д1 - длина рабочего органа, соприкасающегося с порослевиной, м; 5 -ширина рабочего органа, м; Е - модуль деформации, МПа; ц- коэффициент Пуассона; <р - угол трения, рад; р - угол наклона фаски, рад; f - коэффициент трения массы о материал лезвия, f=tg <р.

Из теории импульсного резания известно, что усилие импульсного резания можно выразить из усилия «силового» резания F„, введя поправочный совокупный коэффициент динамичности по усилию резания Кдр:

FmH-FjrKw. (20)

Силу инерции, создаваемую вращающимся гибким рабочим органом, определяем по формуле

где тзл - масса элемента гибкого рабочего органа, кг; АУЭЛ - падение линейной скорости рабочего органа, м/с; tud - время удара, в течение которого происходит падение скорости рабочего органа, с.

Скорость, которую поросль получает во время процесса резания, определяем по формуле

где hcm — высота среза ствола, м; 1ст - длина ствола поросли, м; тст - масса ствола поросли, кг.

Если V„ < V„, то существует возможность излома ствола, когда изгибающий момент, создаваемый силой резания на поросли, превысит допустимые значения.

Таким образом, срезание поросли будет наблюдаться в двух случаях. Первый случай - линейная скорость режущего элемента больше скорости, сообщаемой им поросли, а сила удара достаточна для перерезания.

Второй случай - поросль отклонится на такую величину, что напряжение изгиба превысит допустимое и произойдёт её излом.

Из имеющихся зависимостей, которые тесно связаны между собой, возникает необходимость нахождения оптимальных параметров процесса резания.

Поскольку поросль срезается вращающимся гибким рабочим органом, следует определить период времени, в течение которого он совершит полный оборот на 360°, и его режущий элемент снова окажется в первоначальном положении. Период оборота режущего элемента находим по формуле

' (23)

где К„ - количество рабочих органов; пдв — частота вращения вала гидромотора, с"1.

Таким образом, на скорость подачи накладывается ограничение, которое

исходит из количества поросли на 1м2 и периода оборота режущего элемента:

(24)

где ns - количество поросли на 1 м2.

Следующим условием осуществления процесса резания поросли является то, что рабочий орган должен успеть восстановить свою скорость, а значит и энергию от сил инерции до того, как он встретит новую поросль.

Время, затрачиваемое на восстановление потерянной скорости резания, определяем по формуле

F ■t ■J

. _ dun Iid up tr\

m„-R-M,J

где Мд, - крутящий момент на валу гидромотора, Н-м.

Таким образом, на скорость подачи накладывается ограничение, которое исходит из количества поросли на 1 м2 и времени, которое необходимо для восстановления прежнего режима работы:

Vr<njt^. (26)

На основании формул (23 - 26) получим следующую целевую функцию и ряд ограничений:

п.

• тах;

К £ к.

У<

т

п, к.

V. > С-

Для оптимизации составляется массив всех комбинаций, представленных факторов. В нашем случае число комбинаций составляет 114=14641 шт.

После этого для каждой комбинации оптимизируемых факторов, с учётом ограничений формулы (27), рассчитываем значения для следующих функций:

На основании разработанного алгоритма оптимизации была составлена программа на ЭВМ (рисунок 6).

^ОптинкмцмпроцессароннмлорослннмрцнониоруНящчм* рабочими ортндан

Нспм щмнП Ппл» | Спеты I '

г. .____ _Риме

^Рде^ ! 04 ¡08 (ТУ ¡1 Е ¡2 ¡2« ¡29 ¡57 131

Рисунок 6 — К оптимизации процесса резания поросли (ножевой рабочий орган длиной - 1м, уровень среза 15 % от высоты поросли) Из анализа полученных результатов следует, что оптимальными параметрами рабочего органа типа ножевой цепи являются: толщина режущего элемента 4 мм, угол заточки 30°, длина 1 м. Параметры гидропривода при этом следующие: номинальный крутящий момент на валу 70 Н-м, частота вращения вала 14 с'1. Скорость трактора при срезании поросли диаметром 2.8 см составит 3.43 км/ч.

Оптимальными параметрами рабочего органа в виде цепи с толстым бойком являются: толщина режущего элемента 10 мм, угол заточки 65°, длина 0.5 м. Параметры гидропривода при этом следующие: номинальный крутящий момент на валу 70 Н-м, частота вращения вала 20 с"1. Скорость трактора при срезании поросли диаметром 2.8 см составит 2.8 км/ч.

Проведенные экспериментальные исследования процесса удаления поросли осины на вырубке показали, что степень срезания нежелательной растительности 93,4 %.

В пятом разделе представлены теоретические и экспериментальные исследования процесса удаления надземной части пней ножевыми и фрезерно-скалывающими рабочими органами. Разработана математическая модель взаимодействия фрезерно-скалывающего рабочего органа с древесиной пня. Для решения математической модели была составлена компьютерная программа, позволяющая определить рациональные пределы варьирования геометрических параметров скалывающего ножа и кинематические параметры рабочего органа.

С точки зрения минимизации усилия подачи оптимальным углом следует считать а = 20°..35°, при котором сила Р„ имеет значение, близкое к нулю.

Уменьшение угла а ведет к увеличению силы Р„ , что означает, что резец будет выталкиваться из древесины, и фрезу необходимо будет наталкивать на пень. Кроме того, это ведет к увеличению поверхности контакта задней грани резца с древесиной, а, следовательно, к увеличению силы трения. Увеличение же угла а ведет к тому, что сила Рп станет отрицательной, то есть резец будет затягиваться в древесину, а, следовательно, фрезу необходимо будет удерживать от затягивания в пень, что приведет к увеличению энергоемкости процесса фрезерования (рисунок 7 а). .

С точки зрения минимизации усилия подачи оптимальным углом следует считать угол р = 43°..60°, при котором фреза будет затягиваться в пень, однако при этом ее необходимо будет удерживать, что приведет к увеличению

энергоемкости процесса. Да и сила Р^ при таком угле заточки имеет большее значение, чем при меньшем угле. С точки зрения уменьшения энергоемкости процесса оптимальным следует считать угол Р = 0°..42°, при котором

сила Р, имеет наименьшую величину в исследуемом диапазоне, однако при

таком угле сила слишком большая и будет выталкивать резец из древесины (рисунок 7 б).

Помимо этого, при малых углах заострения, а, следовательно, и при малом угле резания, наблюдается быстрый износ режущей кромки вследствие ее малой прочности. При больших же углах заострения увеличивается сила трения по передней грани резца, соответственно увеличивается ее износ, что также ведет к затуплению резца, а, следовательно, к увеличению потребляемой мощности.

Поэтому в качестве величины угла заточки следует принять среднее значение, то есть угол р = 35°..45° (для сосны).

Единичные силы Р, и Р„ при любом значении угла р для дуба больше, чем для сосны, поэтому, очевидно, что для такой породы древесины или близкой к ней по структуре следует угол р выбирать большим. Для дуба оптимальным следует считать угол Р = 43°..50° (рисунок 7 б).

Таким образом, в общем случае оптимальным углом заточки резца следует считать угол р = 43°..45°. Из вышеприведенного анализа следует, что такой угол заточки подойдет для большинства пород древесины.

Аналогично были построены графики зависимости составляющих и

единичной силы резания от радиуса р округления режущей кромки и от длины контакта Ь стружки с передней гранью резца для сосны и дуба. Н/мм Н/мм

заднего угла а (а)- 1- Р%, 2- (для пней сосны); 3-7% , 4(для пней дуба)

и от угла заточки Р резца (б): 1- , 2- (для пней сосны); З-/7,, 4-/г„ (для пней дуба),

Анализ этих зависимостей показал, что радиус р = 30.. .70 мкм подойдет для большинства пород древесины и обеспечит надлежащим образом работоспособность рабочего органа. Также была дана оценка влияния геометрических параметров резца на изменение угловой скорости.

Был проведен ряд экспериментальных исследований процесса дробления пней на лабораторном стенде с приводом рабочего органа от гидромотора. Изучался процесс взаимодействия с древесиной пня различных пород только подрезающего ножа, скалывающего ножа и их совместная работа.

Анализ полученных зависимостей показывает, что энергоемкость процесса работы скалывающего ножа несколько выше энергоемкости подрезающего (рисунок 8). Совместная их работа не приводит к простому арифметическому суммированию энергоемкости, при раздельной работе скалывающего и подрезающего ножей она несколько ниже. Снижение энергоемкости наблюдается лишь при установке ножей в непосредственной близости друг от друга 0,5...0,8 см и при опережающем взаимодействии подрезающего ножа с пнем (подрезающий нож выдвинут на 10...20 мм относительно ска-

Рисунок 8 - Изменение давления рабочей жидкости при взаимодействии подрезающего ножа (а), скалывающего ножа (б) с пнем дуба

О 20 40 60 SO 100 120

Время, с

Рисунок 9 - Изменение давления рабочей жидкости при взаимодействии подрезающего и скалывающего ножей с пнем дуба При удалении пней диаметром до 20 см возможно применение срезающего устройства ножевого типа. При этом с целью снижения энергозатрат следует осуществлять предварительное растяжение волокон древесины пня путем создания изгибающего момента от силы, приложенной к вершине пня. Теоретические исследования процесса взаимодействия ножевого рабочего органа с пнем позволили свести полученные уравнения к зависимости:

P=KD2, (29)

где D — диаметр пня, К- постоянный удельный коэффициент резания. Значение коэффициента К было определено в ходе эксперимента и составило для дуба - К=0,528; акации- К=0,560; ясеня- К=0,476, вяза- К=0,448; сосны-К=0,325.

В шестом разделе произведен расчет экономической эффективности внедрения новой технологии и разработанного комплекса машин.

Одной из главных операций при подготовке почв под создание лесных культур является удаление пней. Наиболее трудоемкая операция - удаление пней твердолиственных пород.

В ходе расчета экономической эффективности применения новой конструкции корчевателя сравнивались два различных способа удаления надземной части пня: дробление (фрезерно-скалывающим рабочим органом) и спиливание (пильным рабочим органом). Сменная производительность машины с пильным рабочим органом составила 180 шт. пней/см, а машины с фрезерно-скалывющим рабочим органом - 252 шт. пней/см.

Повышение производительности позволяет получить экономический эффект от применения машины с фрезерно-скалывающим рабочим органом в размере 46000 рублей, снизить затраты труда на 158,4 чел./часов. Срок окупаемости составит 2,6 года.

Введение таких агроприемов как механизированная подрезка корней и обрезка вершинок сеянцев в процессе их выращивания, осуществляемых специально разработанными корне- и вершиноподрезчиками, повышает приживаемость (на 15...20 %) и дальнейший рост сеянцев в культурах. При высокой приживаемости сеянцев (80 % и более) отпадает необходимость в такой трудоемкой операции как дополнение лесных культур, которая производится ручным методом с помощью меча Колесова. Кроме того, исключаются затраты на дополнительный посадочный материал. Расчет экономической эффективности показал, что применение новой технологии и средств механизации для ее осуществления

(корнеподрезчика и вершиноподрезчика) позволяет получить экономический эффект в размере 297625 рублей и произвести снижение затрат труда на 203,4 чел/час. Срок окупаемости составит 2,28 месяца.

При создании лесных культур наиболее трудоемкой операцией является осветление, которое необходимо осуществлять ежегодно в течение 15-25 лет после посадки. Разработанная конструкция роторного кустореза позволяет повысить сменную производительность этой технологической операции на 0,5 га и получить годовой экономический эффект в размере 12616, снизить затраты труда на 97.2 чел/час. Срок окупаемости - 3 года 4 месяца.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Технологические операции, связанные с удалением пней на вырубках, поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород, подрезкой корней и обрезкой стволиков сеянцев, являются энерго- и ресурсоемкими в процессах выращивания посадочного материала в питомниках и лесовосстановления на вырубках, требующими в то же время, особенно подрезка корней и обрезка стеблей, высокого качества резания. Имеющиеся исследования и производственный опыт относятся к условиям таежной зоны хвойных лесов, и перенос их в чистом виде в условия зоны широколиственных и смешанных лесов не даст положительных результатов.

2. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования восполняют имеющиеся проблемы и вносят существенно новое в проблему повышения уровня технологий и технического развития машин для расчистки вырубок от пней, срезания поросли второстепенных пород при осветлении культур, подрезки корней и обрезки стеблей сеянцев в процессе их выращивания.

3. Подрезка корней сеянцев лиственных пород и сосны в лесостепной зоне целесообразна, поскольку формируется мочковатая корневая система, увеличивается приживаемость и интенсивность развития культур. Ее следует проводить на 1-2 году выращивания сеянцев в питомнике. Глубина подрезки должна быть в пределах 8... 10 см для сеянцев сосны, 18.. .20 см для сеянцев лиственных пород. Допускается рыхление почвы подрезающими горизонтальным и вертикальными ножами не более 25.. .30 %.

4. Обрезка верхушечной части сеянцев дуба черешчатого оказывает положительное влияние на их развитие- у сеянцев с осенней обрезкой более чем в 3 раза возрастает длина прироста, и вторичный прирост наблюдается в 5 раз чаще, чем у сеянцев с летней обрезкой и контроля (без обрезки) Приживаемость высаженных сеянцев дуба, в процессе выращивания которых была применена обрезка стебля, выше, чем у необрезанных на 14... 18 %. Посаженные культуры имеют больший прирост, отпад практически не наблюдается.

5. Полученные впервые для лесостепной зоны результаты по эффективности подрезки корней и обрезки верхушечной части стволиков сеянцев позволили установить требования к качеству выполнения данных агроприемов, разработать математические модели и обосновать типы рабочих органов, режимы работы и конструктивно-кинематические параметры.

6. Установлено, что сила резания и горизонтальное перемещение корня существенно возрастают при увеличении суммы углов заточки и установки ножа к горизонту, толщины лезвия и размеров его режущей кромки. Увеличение длины

лезвия с 10 до 70 мм вызывает рост горизонтального перемещения корня на 31.. .77 %. Повышение скорости резания с 1 до 6 м/с не вызывает существенного увеличения удельной силы резания (менее 5 %), но на 19 % уменьшает горизонтальное перемещение корня.

7. Качество подрезки корней в соответствии с предъявляемыми требованиями лучше всего обеспечивается ножом с нижней заточкой. При этом снижается продольное перемещение почвенных частиц в 1,5.. .3 раза, тяговое сопротивление- на 30 %.

8. В результате разработанной математической модели произрастания поросли второстепенных лиственных пород оптимизированы параметры процесса резания и рабочих органов различного типа: инерционно-рубящего, дисковой пилы, ножевой цепи и цепи с бойком. Установлено, что при перемещении дисковой пилы окружная скорость должна составлять 14 м/с, подача на зуб-1,9 мм. Для исключения захлестывания инерционно-рубящих рабочих органов друг за друга отношение длины ветви к диаметру ротора должно быть не более 1:2, максимальная ширина захвата достигается при частоте вращения 13,4 с"1 и более.

9. Оптимальными параметрами рабочего органа в виде цепи, снабженной ножами или бойками, являются толщина ножа 4 мм и режущей части бойка 10 мм, угол заточки соответственно 30° и 65°, частота вращения вала - 14 с"1 и 20 с", скорость движения агрегата 3,43 и 2,8 км/ч.

10. Наименьшая энергоемкость процесса срезания поросли имеет место в случае применения цепи с плоскими ножами и составляет около 40 ВТ, что меньше по сравнению с другими типами рабочих органов в 2.. .3,5 раза. Этот же тип рабочего органа дает более высокую степень удаления поросли- 94,61 %.

11. Наименьшая энергоемкость процесса расчистки вырубок от пней имеет место при удалении только надземной части путем подрезания и скалывания на отдельные фракции вдоль волокон за счет мощности двигателя трактора, передаваемой через вал отбора. При таком способе удаления пней снижаются затраты энергии в 2,3...3,7 раза, повышается производительность в 1,8...2,5 раза, исключаются нагружение покровного слоя и повреждение поросли ценных древесных пород.

12. Энергоемкость и материальные затраты удаления надземной части пня фрезерно-скалывающими рабочими органами зависят от породы, например, для дуба они на 40 % больше, чем для сосны.

13. Разработанная математическая модель взаимодействия фрезерно-скалывающих рабочих органов с пнем позволяет при проектировании производить расчеты параметров, оптимальные величины которых составляют: задний угол скалывающего ножа а=20.. .35°, угол заточки р=43.. .45°, радиус скругления режущей кромки р=30...70 мкм.

14. При применении срезающего устройства ножевого типа следует с целью снижения энергозатрат осуществлять предварительное растяжение волокон древесины пня путем создания изгибающего момента от силы, приложенной к вершине пня. Зависимость усилия резания ножевыми рабочими органами носит криволинейный характер и выражается формулой Р=К02, где коэффициент К равен: для дуба - К=0,528; акации- К=0,560; ясеня- К=0,476, вяза- К=0,448; сосны- К=0,325.

15. Расчет технико-экономической эффективности показал, что внедрение вершиноподрезчика и корнеподрезчика в посевном отделении питомника представляет возможным произвести снижение затрат труда на 203,4 чел./часов, получить годовой экономический эффект в размере 297625 рублей при сроке окупаемости 2,28 месяца. Применение нового варианта роторного кустореза позволяет произвести снижение затрат труда на 97,2 чел./часов и получить годовой экономический эффект от применения кустореза 12616 рублей при сроке окупаемости 3 года 4 месяца. Применение машины с фрезерно-скалывающим рабочим органом позволяет произвести снижение затрат труда на 158,4 чел./часов и получить экономический эффект в размере 46000 рублей при сроке окупаемости 2,6 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

РАБОТАХ

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобразрвания России

1. Драпалюк, М. В. Влияние подрезки корней сеянцев дуба на их дальнейшее развитие [Текст] / М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2004. - № 005. - 8 с.

2. Драпалюк, М. В. Из опыта формирования корневой системы сеянцев дуба в питомниках США [Текст] / М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса—Лесной вестник. - 2004. - № 005. - 8 с.

3. Бартенев, И. М. Обрезка вершин сеянцев в питомнике [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2005. -№ 013. - 9 с.

4. Драпалюк, М. В. Кинематика взаимодействия дисковой пилы со стволами тонкомерной древесной растительности [Текст] / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бух-тояров // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2005.-№ 039. - 6 с.

5. Драпалюк, М. В. Определение траектории движения гибкого рабочего органа для срезания древесно-кустарниковой растительности на вырубках [Текст] / М. В Драпалюк, Л. Д. Бухтояров // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2005. - № 040. - 7 с.

6. Репринцев, Д. Д. Механизация обрезки крон деревьев и кустарников [Текст] / Д. Д. Репринцев, М. В. Драпалюк, В. П. Попиков // Лесное хозяйство. - 2006. -№ 1.-С. 45-46.

7. Бартенев, И. М. Теоретические исследования процесса резания древесины пней [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк // Изв. вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 2. - С. 38-44.

8. Драпалюк, М. В. Перспективные направления в разработке орудий для подрезки корней сеянцев в питомнике [Текст] / М. В. Драпалюк, И. В. Казаков // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2006. - Прил. к № 2. - С. 106-111.

9 Драпалюк, М. В. Изучение влияния подрезки корней на морфологические характеристики сеянцев дуба черешчатого [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетай, О. М. Корчагин // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 2. - С. 111-116. 10. Бартенев, И. М. Математическая модель процесса выкопки саженцев в питомниках [Текст] / И. М Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, P.A. Сагайдак // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. -Прил. к №2.-С. 116-121.

11. Драпалюк, М. В. Математическая модель процесса подрезки корней сеянцев и саженцев в питомниках [Текст] / М В. Драпалюк, П. И. Попиков, М. В. Кондратов // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2006. - Прил. к № 3. - С. 111-114.

12. Драпалюк, М. В. Влияние подрезки корневой системы на морфологические характеристики сеянцев сосны обыкновенной [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетин // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. -Прил. к № 3. - С. 115-117.

13. Драпалюк, М. В. Влияние обрезки вершин на морфологические характеристики сеянцев дуба черешчатого [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетин, О. М. Корчагин // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2006. - Прил. к №3,-С. 118-120.

14. Драпалюк, М. В. Математическая модель работы гидропульсатора [Текст] / М. В. Драпалюк, Р. В. Юдин, А. А. Сидоров, М. В. Кондратьев // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 8. - С. 101-102.

15. Казаков, В. И. Повышение качества сеянцев путем формирования корневой системы [Текст] / В. И. Казаков, И. В. Казаков, М. В. Драпалюк // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 8. - С. 96101.

В монографиях

1. Драпалюк, М. В. Перспективные технологии выращивания посадочного материала в лесных питомниках [Текст] / М. В. Драпалюк. - Воронеж : ВГУ, 2006.-247 с.

В патентах

1. Пат. 2169452 РФ, МКИ 7 А 01 С 11/00//А 01 в 23/00. Корнеподрезчик [Текст] / И. М. Бартенев, В. И. Посметьев, М. В. Драпалюк; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 99119202/13 ; заявл. 07.09.99 ; опубл. 27.06.2001, Бюл. № 18.-12 с.

2. Пат. 2275007, МПК А01 в 23/00. Вершиноподрезчик [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, В. И. Посметьев, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2004124919/12 ; заявл. 13.08.2004 ; опубл. 27.04.2006, Бюл. № 12. - 5 с.

3. Пат. 2275788, МПК А01 Б 23/00. Способ стимуляции роста и развития сеянцев [Текст] / М. В. Драпалюк, И. М. Бартенев, Р. А. Кораблев, Ю. В. Дерюгина; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2004103223/12 ; заявл. 04.02.2004; опубл. 10.05.2006, Бюл. № 13. - 3 с.

4. Пат. № 2284488, МПК О 01 Ь 23/16. Устройство для индикации и регистрации показаний стрелочных приборов [Текст] / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2005103261 /28; заявл. 08.02.2005 ; опубл. 27.09.2006, Бюл. № 27. - 4 с.

5. Пат. на полезную модель 54715, А 01С 11/00. Корнеподрезчик [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, М. В. Кондратов ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2006106998/22 ; заявл. 06.03.2006 ; опубл. 27 07.2006, Бюл. №21,- 1с.

6. Пат. на полезную модель 56112, МПК А01 О 23/00. Выкопочная машина [Текст] / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, М. В. Драпалюк, Р. Сагайдак; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2006115962 ; заявл. 10.05.06 ; опубл. 10.09.2006.-2 с.

7. Пат. на полезную модель 56115, А 01 в 23/083. Ротор кустореза [Текст] / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2005103262; заявл. 08.02.2005 ; опубл. 10.9.2006 -1 с.

8. Пат. на полезную модель 33684, А 01 в 23/083. Ротор кустореза [Текст] / И. М. Бартенев, В. П. Попиков, Л. Д. Бухтояров, М. В. Драпалкж. - № 2003105046/20; заявл. 25.02.2003 ; опубл. 10.11.2003, Бюл. № 31.

В статьях, материалах конференций и реферируемых изданиях

1. Бартенев, И. М. Новый способ и техническое средство корчевания пней [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Дралалюк, В. В. Чмелев // Проблемы и перспективы лесного комплекса : материалы межвуз. науч.-практ. конф., Воронеж, 26-27 мая 2005 г. / ВГЛТА. - Воронеж, 2005. - Т. 1. - С. 23-25.

2. Бартенев, И. М. Физико-механические свойства сеянцев хвойных пород [Текст] / И. М. Бартенев, Л. С. Белоусов, М. В. Драпалкж // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение : межвуз. сб. науч. тр. / ВГЛТА. - Воронеж, 2004. - Вып. 2. - С. 312-316.

3. Бухтояров, Л. Д. Оптимизация параметров процесса резания поросли гибкими инерционно-рубящими рабочими органами / Л. Д. Бухтояров, П. И. Попиков, М. В. Дралалюк ; ВГЛТА. - Воронеж, 2004. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 29.01.2004, № 164-В2004.

4. Бартенев, И. М. Анализ состояния механизации подрезки корней сеянцев в питомниках [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалкж ; ВГЛТА. - Воронеж, 2005. -17 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.02.2006, № 114-В2006.

5. Дралалюк, М. В. Автоколебания гидравлического вибровозбудителя [Текст] / М. В. Дралалюк, Р. В. Юдин, М. Л. Шабанов, С. В. Дорохин // Лес. Наука. Молодежь - 2004 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2004 год, посвящ. 75-летию со дня рождения проф. А. В. Веретен-никова / ВГЛТА. -Воронеж, 2005. - С. 108-119.

6. Дралалюк, М. В. Влияние геометртческих и физико-механических факторов на перерезание древесины [Текст] / М. В. Дралалюк, Л. Д. Бухтояров, И. М. Бартенев // Лес. Наука. Молодежь — 2003 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2003 год, посвящ. 90-летию со дня рождения проф. П. Б. Раскатова / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 270-275.

7. Дралалюк, М. В. Влияние геометрических параметров горизонтального ножа корнеподрезчика на перемещение почвенных частиц [Текст] / М. В. Дралалюк // Лес. Наука. Молодежь - 2003 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2003 год, посвящ. 90-летию со дня рождения проф. П. Б. Раскатова / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 264-270.

8. Кораблев, Р. А. Влияние лазерного облучения на семейства семян и рост сеянцев сосны обыкновенной [Текст] / Р. А. Кораблев, М. В. Дралалюк // Лес. Наука. Молодежь - 2003 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2003 год, посвящ. 90-летию со дня рождения проф. П. Б. Раскатова / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 77-80.

9. Кораблев, Р. А. Влияние физических факторов на семейства семян и рост сеянцев сосны обыкновенной [Текст] / Р. А. Кораблев, М. В. Драпалкж // Лес. Наука. Молодежь - 2003: сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2003 год, посвящ. 90-летию со дня рождения проф. П. Б. Раскатова / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 81-87.

10. Чмелев, В. В. Обзор рабочих органов машин для измельчения надземной части пней [Текст] / В. В. Чмелев, М. В. Дралалюк // Лес. Наука. Молодежь -2004 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2004 год, посвящ. 75-летию со дня рождения проф. А. В. Веретенникова / ВГЛТА. - Воронеж, 2005. - С. 184-188.

11. Чмелев, В. В. Обзор технических средств для удаления пней [Текст] / В. В. Чмелев, М. В. Дралалюк // Лес. Наука. Молодежь - 2004 : сб. материалов по итогам науч.-исслед. работы молодых ученых за 2004 год, посвящ. 75-летию

со дня рождения проф. А. В. Веретенникова / ВГЛТА. - Воронеж, 2005. - С. 189-193.

12. Драпалкж, MB. Обоснование параметров механизмов для срезания пней с гидроприводом рабочих органов [Текст] / М. В. Драпалкж, П.И. Попиков, А.И. Цуриков, Ю В. Гаврилов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологических параметров оборудования и систем управления лесного комплекса : сб. науч. тр. / ВГЛТА. - Воронеж, 2005.-С. 55-62.

13. Попиков, П. И. Рабочие режимы механизмов для срезания пней с гидроприводом рабочих органов [Текст] / П. И. Попиков, А. И. Цуриков, М. В. Драпа-люк, В. В. Чмелев // Наука и образование на службе лесного комплекса (к 75-летию ВГЛТА): материалы межвуз. науч.-практ. конф., Воронеж, 26-28 окт. 2005 г. /ВГЛТА. -Воронеж, 2005. -Т. 2. - С. 112-115.

14. Попиков, П. И. Повышение качества подрезки сеянцев в питомнике путем создания новой конструкции корнеподрезчика [Текст] / П. И. Попиков, М. В. Драпалюк, М. В. Кондратов // Проблемы и перспективы лесного комплекса : материалы межвуз. науч.-практ. конф., Воронеж, 26-27 мая 2005 г. / ВГЛТА. -Воронеж, 2005. - Т. 1. - С. 50-54.

15. Бухтояров, Л. Д. К определению необходимых условий резания поросли инерционно-рубящими рабочими органами [Текст] / Л. Д. Бухтояров, М. В. Драпалюк // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологических параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: сб. науч. тр. / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 299-302.

16. Круглов, Н. М. Новая технология раскорчевки промышленных садов [Текст] / Н. М. Круглов, М. В. Драпалюк / И. В. Мичурин и агротехнические аспекты производства плодов и овощей на современном этапе : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Великого преобразователя природы И. В Мичурина. - Воронеж, 2005. - С. 34-39.

17. Драпалюк, М. В. К обоснованию основных параметров конструкции машины для обрезки вершин сеянцев в питомниках [Текст] / М. В. Драпалюк, В. И. Посметьев // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : материалы междунар. науч.-техн. конф., Вологда, 28-30 нояб. 2005 г. - Вологда, 2006. -С. 25-28.

В свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ

и базах данных.

1. Драпалюк, М. В. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ№ 2005613081. Программа для оптимизации процесса резания древесно-кустарниковой растительности [Текст] / М В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. - № 2005612458 ; заявл. 28.10.2005 ; опубл. 25.11.2005.

2. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10429. Физико-механические свойства корней вяза гладкого (сила, необходимая для перерезания) [Текст] / М. В. Драпалюк ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611130 ; опубл. 15.05.2006.

3. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10287. Морфологическое описание двулетних сеянцев Pinus Sylvestris в лесном питомнике Подгоренского лесхоза [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетин ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. - № 0220610982; опубл. 02.03.2006.

4. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10422. Анатомическое строение двулетних сеянцев Pinus Sylvestris в лесном питомнике Подгоренского лесничества Подгоренского лесхоза [Текст] / М. В. Драпалюк,

В. Ю. Заплетин ; заявитель и правообладатель ВГЛТА - № 0220611117 ; опубл. 15.05.2006.

5. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10423. Анатомическое строение стебля трехлетних сеянцев Оиегсш гоЬиг Ь. в лесном питомнике Правобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА в связи с различными сроками обрезки вершин [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетин ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. - № 0220611118 ; опубл. 15.05.2006.

6. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10424. Морфологическое описание трехлетних сеянцев (Зиегсш гоЬиг Ь в лесном питомнике Правобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА в связи с различными сроками обрезки вершин [Текст] / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетин ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. - № 0220611119 ; опубл. 15.05.2006.

7. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10425. Таксационные показатели поросли осины на вырубках 1-го, 2-го и 3-го года произрастания в Тресвятском лесничестве Воронежского лесхоза [Текст] / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. - № 0220611120; опубл. 15.05 2006.

8. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10426. Физико-механические свойства осины (сила, необходимая для перерезания и излома) [Текст] / М. В. Драпалюк, Л Д. Бухтояров ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611121; опубл. 15.05.2006.

9 Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10427. Физико-механические свойства корней сосны обыкновенной (сила, необходимая для перерезания) [Текст] / М. В. Драпалюк ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611128 ; опубл. 15.05.2006. 10. Драпалюк, М. В. Регистрационное свидетельство базы данных № 10428. Физико-механические свойства корней дуба черешчатого (сила, необходимая для перерезания) [Текст] / М. В. Драпалюк ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611129; опубл. 15.05.2006.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу 394613, г. Воронеж, улица Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Телефон (8-4732) 53 72 40, (8-4732) 53 74 18; факс (8-4732) 53 72 40

Драпалюк Михаил Валентинович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ И РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА И ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тип. ИПЦ ВГУ. 3. № 186 - 2007 г. Объем 2,0 п. л. Т. 100 экз.

Введение.

1 Состояние проблемы, цель и задачи исследований.

1.1 Характеристика почвенно-лесорастительных условий вырубок лесостепной зоны.

1.2 Анализ технологий лесовосстановления в дубравной зоне.

1.3 Анализ технологий выращивания посадочного материала в лесных питомниках.

1.3.1 Подрезка корней растущих сеянцев в питомнике.

1.3.2 Обрезка вершин сеянцев в питомнике.

1.3.3 Анализ технических средств и рабочих органов для подрезки корней сеянцев в питомнике.

1.3.4 Анализ технических средств и рабочих органов для обрезки вершин сеянцев в питомнике и удаления древесно-кустарниковой растительности.

1.4 Анализ способов и рабочих органов для удаления пней на вырубках.

Выводы. Цель и задачи исследований.

2 Обоснование прогрессивных технологий выращивания посадочного материала в лесных питомниках.

2.1 Влияние обрезки вершин и подрезки корней на рост и развитие сеянцев дуба черешчатого.

2.1.1 Объект и методика исследований.

2.1.1.1 Методика проведения сравнительной оценки подроста и посадок дуба черешчатого на вырубке.

2.1.2 Результаты исследований.

2.1.2.1 Влияние обрезки вершин и подрезки корневой системы на морфологические характеристики сеянцев дуба черешчатого.

2.1.2.2 Анатомическое строение стебля дуба черешчатого в связи с обрезкой его вершин.

2.1.2.3 Развитие сеянцев после посадки на вырубку порослевой дубравы.

2.1.2.4 Сравнительная характеристика корневой системы подроста и посадок дуба черешчатого на вырубке.

2.2 Влияние подрезки корневой системы на развитие сеянцев сосны обыкновенной.

2.2.1 Объект и методика исследования.

2.2.2 Результаты исследований.

2.2.2.1 Влияние подрезки корневой системы на морфологические характеристики сеянцев сосны обыкновенной.

2.2.2.2 Влияние подрезки корневой системы на анатомическое строение корня сеянцев сосны обыкновенной.

2.3 Выводы.

3 Обоснование основных параметров рабочих органов машины для подрезки корней сеянцев в питомнике.

3.1 Математическая модель взаимодействия рабочего органа корнеподрезчика с корнями сеянцев в процессе их перерезания.

3.1.1 Критерии и факторы процесса перерезания материалов лезвием.

3.1.2 Математическая модель перерезания корней сеянцев кромкой и фасками лезвия.

3.1.3 Результаты расчета.

3.1.4 Математическая модель процесса подрезки корней сеянцев активным рабочим органом.

3.2 Результаты лабораторных и полевых исследований.

3.2.1 Исследование физико-механических свойств корней дуба, сосны, вяза.

3.2.2 Оптимизация геометрических параметров рабочего органа и технологических параметров работы корнеподрезчика на основе многофакторного эксперимента.

3.2.3 Анализ взаимодействия рабочего органа корнеподрезчика с почвой.

3.3 Основные рекомендации для учета при проектировании корнеподрезчика.

3.4 Выводы.

4 Обоснование основных параметров рабочих органов машин для обрезки вершин сеянцев в питомнике и удаления древесно-кустарниковой растительности.

4.1 Математическая модель взаимодействия рабочих органов вершиноподрезчиков и кусторезов с древесной растительностью.

4.1.1 Математическая модель взаимодействия пильного диска с древесной растительностью.

4.1.1.1 Кинематическая модель процесса взаимодействия дисковой пилы с древесной растительностью.

4.1.1.2 Динамическая модель процесса взаимодействия дисковой пилы с древесной растительностью.

4.1.1.3 Оптимизация основных параметров процесса резания дисковой пилой древесной растительности.

4.1.2 Математическая модель взаимодействия инерционно-рубящего рабочего органа с древесной растительностью.

4.1.2.1 Кинематическая модель гибкого инерционно-рубящего рабочего органа.

4.1.2.2 Динамическая модель процесса взаимодействия инерционно-рубящего рабочего органа с древесной растительностью.

4.1.2.3 Оптимизация кинематических и динамических параметров процесса резания древесной растительности гибким инерционно-рубящим рабочим органом.

4.2 Результаты лабораторных и полевых исследований.

4.2.1 Исследование физико-механических свойств поросли осины.

4.2.2 Оценка энергоёмкости процесса резания поросли для различных типов гибких рабочих органов с учётом режима их работы.

4.2.3 Исследование качества работы вершиноподрезчика и кустореза в полевых условиях.

4.3 Основные положения по проектированию вершиноподрезчика и кустореза.

4.4 Выводы.

5 Обоснование основных параметров рабочих органов машины для удаления пней на вырубках.

5.1 Теоретические исследования взаимодействия рабочих органов корчевателей с пнями.

5.1.1 Математическая модель процесса резания пней ножевыми рабочими органами.

5.1.2 Математическая модель процесса дробления пней.

5.1.2.1 Концептуальная модель дробления пней.

5.1.2.2 Определение силового взаимодействия резца с древесиной пня.

5.1.2.3 Определение сил на лезвии резца.

5.1.2.4 Определение сил на передней грани резца.

5.1.2.5 Определение сил на задней грани резца.

5.1.2.6 Динамическая модель взаимодействия рабочего органа с пнем.

5.1.2.7 Результаты численного эксперимента.

5.2 Экспериментальное исследование процессов удаления пней различными способами.

5.2.1 Оценка энергоемкости срезания пней ножевыми рабочими органами.

5.2.2 Оценка энергоемкости процесса дробления пней различных пород деревьев.

5.3 Выводы.

6 Экономическая эффективность применения разработанной техники.

6.1 Экономическая эффективность применения корнеподрезчика и вершиноподрезчика.

6.2 Экономическая эффективность применения кустореза.

6.3 Экономическая эффективность применения корчевателя.

Актуальность темы.

В процессе лесовосстановления и выращивания посадочного материала в лесных питомниках имеется ряд технологических операций, связанных с взаимодействием рабочих органов машин с древесными включениями в почве и их надземными частями. К таким операциям относятся подрезка корней и выкопка сеянцев и саженцев, срезание поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород при расчистке вырубок и осветление культур, обрезка вершинок сеянцев в процессе их роста в питомнике и корчевание пней.

Эффективность подрезки корней сеянцев в процессе их выращивания доказана исследованиями и производственным опытом на примере хвойных пород. В ряде зарубежных стран (в США, Канаде, Мексике, Японии, Австралии, Новой Зеландии и ряде европейских стран) с целью обеспечения оптимального соотношения корней и кроны сеянцев, наряду с подрезкой корней, производят подрезку вершинок.

Насколько эти прогрессивные агротехнические приемы эффективны применительно к сеянцам дуба, ясеня и других лиственных пород, а также сосны обыкновенной, выращиваемых в питомниках лесостепной зоны, должны показать специальные исследования и разработка технологических приемов. Это позволит найти ответы на многие нерешенные вопросы, а также обосновать типы, параметры и режимы работы устройств для подрезки корней, обрезки вершин и выкопки посадочного материала. При этом должны быть обеспечены высокое качество среза, сохранение жизненно важных мелких корешков и их естественного контакта с почвой.

Срезание поросли второстепенных пород является энерго- и ресурсоемкой технологической операцией, поскольку она повторяется ежегодно в течение 15.25 лет до смыкания лесных культур. При этом поросль березы и, особенно, осины в благоприятных условиях, каковые являются в Центральном Черноземье, развивается сразу же после рубки главной породы, достигая до 150 тысяч штук на гектар высотой 1,5.2,0 м. Применяемые в настоящее время тракторные кусторезы выполнены в виде фрезерных рабочих органов и характеризуются большой энергоемкостью и низкой производительностью, поскольку поступательная скорость движения агрегата составляет всего лишь 0,8.1,1 км/ч. Применению ножевых рабочих органов препятствуют пни, оставшиеся в междурядных коридорах.

Современные корчеватели удаляют пни, создавая в их корнях напряжение растяжения и разрыва, которое в кратное число раз больше сопротивления отрыву в тангенсальном направлении, то есть вдоль волокон. Этим и объясняется необходимость применения энергонасыщенных тракторов, имеющих повышенную массу, использующих мощность двигателя через движители трактора и вал отбора; низкая производительность, разрушение экологии почв, удаление большей части плодородного верхнего слоя, образование подпневых ям и локальное заболачивание, большие материальные затраты.

Фрезерование пней исключает негативное воздействие движителей трактора и корчевателя на почву, но не снижает энергоемкость, а еще более увеличивает. Скалывающие рабочие органы, применяемые в машинах МУП-4 и МДП-1.5, разработаны применительно к условиям мягких пород, и поэтому они не могут быть перенесены в чистом виде для дробления пней дуба, ясеня и других твердолиственных пород. В силу этих причин машины МУП-4 и МДП-1.5 не нашли применения в зоне дубрав и широколиственных лесов. Необходимы специальные исследования и разработка математического аппарата выбора оптимальных параметров рабочих органов, учитывающих физико-механические свойства древесины.

Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, что в отрасли лесное хозяйство существует проблема повышения качества и снижения энергозатрат в таких технологических процессах, каковыми являются выращивание посадочного материала и лесовосстановление на вырубках. Поэтому тема диссертационной работы актуальна и своевременна.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы «Совершенствование технологий и машин для лесовосстановления и рубок ухода в лесах и защитных лесных насаждениях ЦЧР и Северного Кавказа» (номер госрегистрации 01.2.00. 105345) и ряда хоздоговорных тем: «Формирование кроны сеянцев в питомнике» (№ 18/04 от 25 июня 2004), «Оценка различных способов корчевания пней» (№ 16/05 от 1 июня 2005 года), «Обоснование основных параметров рабочего органа машины для удаления древесно-кустарниковой растительности» (№ 17/05 от 1 июля 2005 года, «Разработка корчевателя» (№ 18/05 от 4 июля 2005 года), «Оценка энергоемкости фрезерных рабочих органов машин для понижения пней» (№ 22/06 от 1 июня 2006 года).

Цель исследований.

Целью данной работы является разработка технологических операций и рабочих органов машин, обеспечивающих повышение качества и производительности при выращивании посадочного материала и лесовосстановлении на вырубках.

Объекты исследований.

Объектами исследований являются типы, параметры и режимы работы рабочих органов лесохозяйственных машин, используемых в технологических процессах выращивания посадочного материала и лесовосстановлении, в которых рабочие органы взаимодействуют с корнями и вершинами сеянцев, с древесной порослью второстепенных лиственных пород и древесиной пней.

Предмет исследований.

Предметом исследований является взаимодействие рабочих органов корнеподрезчиков, вершиноподрезчиков, кусторезов, машин для удаления пней с древесной растительностью.

Методы исследований.

Научные исследования проводились с использованием дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятностей, аналитической геометрии, теоретической механики, имитационного моделирования, экономического анализа.

Экспериментальные исследования проводились как в лабораторных, так и в полевых условиях с применением современного оборудования, позволяющего фиксировать различные параметры работы опытных образцов лесо-хозяйственных машин.

Обработка результатов измерений проводилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительной техники.

Научная новизна работы.

Разработаны технологические операции выращивания сеянцев дуба че-решчатого и сосны обыкновенной в лесостепной зоне, включающие подрезку корней дуба и сосны и обрезку вершин дуба, отличающиеся тем, что в результате их применения повышается качество и интенсивность роста сеянцев. Способ стимуляции роста и развития сеянцев защищен патентом РФ № 2275788. Получены регистрационные свидетельства на базы данных № 10426, № 10427, № 10428,№> 10429.

Предложена математическая модель процесса перерезания горизонтальным лезвием корней растущих сеянцев, отличающаяся учетом всех этапов взаимодействия лезвия с корнем и динамикой процесса, что позволяет установить рациональные пределы варьирования геометрических и кинематических параметров рабочего органа корнеподрезчика. Конструкция корнепод-резчика защищена патентами РФ № 2169452, № 54715.

Разработаны математические модели взаимодействия пильного и инерционно-рубящего рабочего органа с древесной растительностью, отличающиеся учетом геометрических и кинематических параметров рабочих органов. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005613081 - Программа для оптимизации процесса резания древес-но-кустарниковой растительности.

Обоснованы геометрические и кинематические параметры рабочих органов кусторезов и вершиноподрезчиков, отличающихся высоким качеством выполняемых технологических операций. Получены патенты РФ № 2275007, № 33684, №56115.

Разработаны математические модели процесса удаления надземной части пней ножевыми и фрезерно-скалывающими рабочими органами, отличающиеся учетом всех геометрических и кинематических параметров рабочих органов.

Практическая ценность.

Установленные биотехнические и прочностные параметры сеянцев лиственных пород и сосны под действием обрезки вершинок и подрезки корней являются исходными данными для проектирования и расчета рабочих органов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию прогрессивных технологий, типа, параметров и режимов работы рабочих органов, а также разработанные компьютерные программы обеспечивают на стадии проектирования разработку машин и оборудования высокого технического уровня. Разработан, испытан и внедрен в производство комплекс машин, дополняющих действующие комплексы, характеризующиеся высокой надежностью, малой металлоемкостью и эффективным использованием мощности энергетических средств, позволяющие получать высококачественный посадочный материал и обеспечивать его дальнейшее развитие в культурах. Основная часть полученных результатов принята конструкторскими и научно-исследовательскими организациями, включена в учебные программы Воронежской государственной лесотехнической академии.

Экономический эффект от внедрения новых технологий и комплекса машин показывает практическую значимость разработанных технологических процессов и средств механизации.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенные технологические операции подрезки корней и обрезки вершин сеянцев дуба черешчатого и сосны обыкновенной, обеспечивающие повышение качества и интенсивность роста сеянцев. Способ стимуляции роста и развития сеянцев защищен патентом РФ № 2275788.

2. Установленные геометрические и кинематические параметры рабочих органов для подрезки корней сеянцев и саженцев, полученные на основе математического моделирования и проведения многофакторного эксперимента, обеспечивающие разработку конструкции корнеподрезчиков, защищенных патентами РФ № 2169452, № 54715.

3. Предложенные математические модели процессов обрезки вершин растущих сеянцев и поросли лиственных второстепенных древесно-кустарниковых пород при осветлении культур и расчистке вырубок, позволяющие производить расчеты на стадии проектирования.

4. Установленные геометрические и кинематические параметры рабочих органов вершиноподрезчика и кустореза, позволяющие качественно выполнять технологические процессы. Конструкции вершиноподрезчика и кустореза выполнены на уровне изобретения и защищены патентами РФ № 2275007, №33684, №56115.

5. Разработанные математические модели процесса удаления надземной части пней ножевыми и фрезерно-скалывающими рабочими органами, позволяющие получить рациональные пределы варьирования геометрических и кинематических параметров рабочих органов.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность научных результатов и основных выводов, сформулированных в диссертации, подтверждена использованием в разработках обоснованных точных и проверенных методов, сходимостью экспериментальных и теоретических результатов и апробацией полученных результатов. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики с использованием программы Microsoft Excel для персонального компьютера.

Достоверность результатов научных исследований также подтверждается апробацией конструктивных разработок, использованием рекомендаций, ряда математических моделей и компьютерных программ при проектировании новой лесохозяйственной техники на ведущих предприятиях лесного комплекса - ФГУ ВНИИЛМ и ФГУП ЦОКБлесхозмаш.

Личное участие автора заключается в определении целей и задач работы, в выполнении научно-технических исследований и анализа их результатов.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрение на заседаниях кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1997-2006 гг.), а также на ряде международных и всероссийских научных, научно-практических и научно-технических конференций:

Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса» (Воронеж, 1998 г.); «Состояние и перспективы развития механизации лесного хозяйства и лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений» (Пушкино, 2000 г.); «Лес и молодежь ВГЛТА- 2000» (Воронеж, 2000 г.); « Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационная деятельность на предприятиях лесного комплекса» (Воронеж, 2002 г.); «Проблемы и перспективы лесного комплекса» (Воронеж, 2005 г.); «Наука и образование на службе лесного комплекса (к 75-летию ВГЛТА)» (Воронеж, 2005 г.); «И.В. Мичурин и агротехнические аспекты производства плодов и овощей на современном этапе» (Воронеж, 2005 г.); «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 работ, включая 1 монографию, 15 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, 8 патентов РФ, 10 авторских свидетельств на программное обеспечение и базы данных.

Реализация работы. Разработанные технологические операции выращивания посадочного материала в лесных питомниках, новые конструкции корнеподрезчика, вершиноподрезчика, кустореза, машины для удаления пней, а также результаты научных исследований были внедрены в Воронежской государственной лесотехнической академии, ФГУ ВНИИЛМ и ГУ Те-лермановское Опытное лесничество института лесоведения Российской Академии наук, ОАО «Балтийский ЛПХ», Новохоперском лесхозе.

Объём и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Общие выводы и предложения

1. Технологические операции, связанные с удалением пней на вырубках, поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород, подрезкой корней и обрезкой стволиков сеянцев, являются энерго- и ресурсоемкими в процессах выращивания посадочного материала в питомниках и лесовосстановления на вырубках, требующими в то же время, особенно подрезка корней и обрезка стеблей, высокого качества резания. Имеющиеся исследования и производственный опыт относятся к условиям таежной зоны хвойных лесов, и перенос их в чистом виде в условия зоны широколиственных и смешанных лесов не даст положительных результатов.

2. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования восполняют имеющиеся проблемы и вносят существенно новое в проблему повышения уровня технологий и технического развития машин для расчистки вырубок от пней, срезания поросли второстепенных пород при осветлении культур, подрезки корней и обрезки стеблей сеянцев в процессе их выращивания.

3. Подрезка корней сеянцев лиственных пород и сосны в лесостепной зоне целесообразна, поскольку формируется мочковатая корневая система, увеличивается приживаемость и интенсивность развития культур. Ее следует проводить на 1-2 году выращивания сеянцев в питомнике. Глубина подрезки должна быть в пределах 8. 10 см для сеянцев сосны, 18. .20 см для сеянцев лиственных пород. Допускается рыхление почвы подрезающими горизонтальным и вертикальными ножами не более 25.30 %.

4. Обрезка верхушечной части сеянцев дуба черешчатого оказывает положительное влияние на их развитие- у сеянцев с осенней обрезкой более чем в 3 раза возрастает длина прироста, и вторичный прирост наблюдается в 5 раз чаще, чем у сеянцев с летней обрезкой и контроля (без обрезки). Приживаемость высаженных сеянцев дуба, в процессе выращивания которых была применена обрезка стебля, выше, чем у необрезанных на 14. 18 %. Посаженные культуры имеют больший прирост, отпад практически не наблюдается.

5. Полученные впервые для лесостепной зоны результаты по эффективности подрезки корней и обрезки верхушечной части стволиков сеянцев позволили установить требования к качеству выполнения данных агроприемов, разработать математические модели и обосновать типы рабочих органов, режимы работы и конструктивно-кинематические параметры.

6. Установлено, что сила резания и горизонтальное перемещение корня существенно возрастают при увеличении суммы углов заточки и установки ножа к горизонту, толщины лезвия и размеров его режущей кромки. Увеличение длины лезвия с 10 до 70 мм вызывает рост горизонтального перемещения корня на 31. .77 %. Повышение скорости резания с 1 до 6 м/с не вызывает существенного увеличения удельной силы резания (менее 5 %), но на 19 % уменьшает горизонтальное перемещение корня.

7. Качество подрезки корней в соответствии с предъявляемыми требованиями лучше всего обеспечивается ножом с нижней заточкой. При этом снижается продольное перемещение почвенных частиц в 1,5.3 раза, тяговое сопротивление- на 30 %.

8. В результате разработанной математической модели произрастания поросли второстепенных лиственных пород оптимизированы параметры процесса резания и рабочих органов различного типа: инерционно-рубящего, дисковой пилы, ножевой цепи и цепи с бойком. Установлено, что при перемещении дисковой пилы окружная скорость должна составлять 14 м/с, подача на зуб-1,9 мм. Для исключения захлестывания инерционно-рубящих рабочих органов друг за друга отношение длины ветви к диаметру ротора должно быть не более 1:2, максимальная ширина захвата достигается при частоте вращения 13,4 с"1 и более.

9. Оптимальными параметрами рабочего органа в виде цепи, снабженной ножами или бойками, являются толщина ножа 4 мм и режущей части бойка 10 мм, угол заточки соответственно 30° и 65°, частота вращения вала - 14 с"1 и 20 с*1, скорость движения агрегата 3,43 и 2,8 км/ч.

10. Наименьшая энергоемкость процесса срезания поросли имеет место в случае применения цепи с плоскими ножами и составляет около 40 ВТ, что меньше по сравнению с другими типами рабочих органов в 2.3,5 раза. Этот же тип рабочего органа дает более высокую степень удаления поросли- 94,61 %.

11. Наименьшая энергоемкость процесса расчистки вырубок от пней имеет место при удалении только надземной части путем подрезания и скалывания на отдельные фракции вдоль волокон за счет мощности двигателя трактора, передаваемой через вал отбора. При таком способе удаления пней снижаются затраты энергии в 2,3.3,7 раза, повышается производительность в 1,8.2,5 раза, исключаются нагружение покровного слоя и повреждение поросли ценных древесных пород.

12. Энергоемкость и материальные затраты удаления надземной части пня фрезерно-скалывающими рабочими органами зависят от породы, например, для дуба они на 40 % больше, чем для сосны.

13. Разработанная математическая модель взаимодействия фрезерно-скалывающих рабочих органов с пнем позволяет при проектировании производить расчеты параметров, оптимальные величины которых составляют: задний угол скалывающего ножа а=20. .35°, угол заточки Р=43. .45°, радиус скругления режущей кромки р=30.70 мкм.

14. При применении срезающего устройства ножевого типа следует с целью снижения энергозатрат осуществлять предварительное растяжение волокон древесины пня путем создания изгибающего момента от силы, приложенной к вершине пня. Зависимость усилия резания ножевыми рабочими органами носит л криволинейный характер и выражается формулой Р=КБ, где коэффициент К равен: для дуба - К=0,528; акации- К=0,560; ясеня- К=0,476, вяза- К=0,448; сосны-К=0,325.

15. Расчет технико-экономической эффективности показал, что внедрение вершиноподрезчика и корнеподрезчика в посевном отделении питомника представляет возможным произвести снижение затрат труда на 203,4 чел./часов, получить годовой экономический эффект в размере 297625 рублей при сроке окупаемости 2,28 месяца. Применение нового варианта роторного кустореза позволяет произвести снижение затрат труда на 97,2 чел./часов и получить годовой экономический эффект от применения кустореза 12616 рублей, при сроке окупаемости 3 года 4 месяца. Применение машины с фрезерно-скалывающим рабочим органом позволяет произвести снижение затрат труда на 158,4 чел./часов и получить экономический эффект в размере 46000 рублей при сроке окупаемости 2,6 года.

1. А. с. 1605977 СССР, МКИ3 А 01 С 11/00. Корнеподрезчик Текст. / В. В. Виноградов, Г. Б. Климов, В. П. Мореев, А. Я. Ковалев, П. Н. Липовцев (СССР). -№ (21) 4644858/30-15 ; заявл. 03.01.89 ; опубл. 15.11.90, Бюл. № 42.-2 с.

2. А. с. 1674707 СССР, МКИ3 А 01 В 35/22. Устройство для подрезания корней Текст. / В. Н. Холопов, В. Н. Невзоров, В. А. Лабзин, Г. Г. Ворожей-кин (СССР). № (21) 4426834/15 ; заявл. 18.05.88 ; опубл. 07.09.91, Бюл. №33.-2 с.

3. А. с. 1704668 СССР, МКИ3 А 01 С 11/00, А 01 В 63/00, 71/00. Корнеподрезчик Текст. / Г. Б. Климов, В. П. Мореев, В. И. Казаков, А. Я. Ковалев (СССР). -№ (21) 4780384/15 ; заявл. 09.01.90 ; опубл. 15.01.92, Бюл. № 2. -2 с.

4. А. с. 1761006 СССР, МКИ3 А 01 В 35/02. Устройство для подрезания корней сеянцев лесных культур Текст. / Г. Г. Ворожейкин, В. Н. Холопов, В. Н. Невзоров, В. А. Лабзин (СССР). № (21) 4842310/15 ; заявл. 23.05.90 ; опубл. 15.09.92, Бюл. № 34. -2 с.

5. А. с. 562245 СССР, М.Кл.2 А 01 в 23/00. Способ выращивания крупномерного посадочного материала хвойных пород Текст. / А. Р. Родин, О. М. Шапкин, А. В. Никитина (СССР). № 21224887/15 ; заявл. 07.04.75 ; опубл. 17.08.77, Бюл. №23.

6. Агротехнические правила по выращиванию посадочного материала в лесных питомниках Ростовского управления лесного хозяйства Текст. -Ростов-на-Дону, 1970. 108 с.

7. Александров, А. В. Сопротивление материалов Текст. / А. В. Александров, В. Д. Потапов, Б. П. Державин. М.: Высш. шк., 1995. - 560 с.

8. Александров, Е. В. Прикладная теория и расчёты ударных систем Текст. / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. М.: Наука, 1969. - 201 с.

9. Алентьев, П. Н. Проблемы восстановления и выращивания дубрав Текст. / П. Н. Алентьев. Майкоп, 1990.

10. Аравийский, В. П. Анализ работы орудий для срезания древесных и кустарниковых насаждений Текст. / В. П. Аравийский, И. Н. Пенькова // Механизация защитного лесоразведения. Волгоград, 1986. - С. 95-101.

11. Атанасов, Б. Проучвания върху подрязването на корените на иглолист-нифиданки Текст. / Б. Атанасов // Горскостопанска наука. 1969. - № 3. -С. 27-35.

12. Бартенев, И. М. Физико-механические свойства сеянцев хвойных пород Текст. / И. М. Бартенев, Л. С. Белоусов, М. В. Драпалюк // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение : межвуз. сб. науч. тр. / ВГЛТА. Воронеж, 2004. - Вып. 2. - С. 312-316.

13. Бартенев, И. М. Ротор кустореза Текст. : информ. листок / И. М. Бартенев, В. П. Попиков, М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; ЦНТИ. Воронеж, 2003.-2 с.-№79-214-03.

14. Бартенев, И. М. Анализ состояния механизации подрезки корней сеянцев в питомниках Текст. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк ; ВГЛТА. Воронеж, 2005. - 17 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.02.2006, № 114-В2006.

15. Бартенев, И. М. Математическая модель процесса выкопки саженцев в питомниках Текст. / И. М Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, Р. А. Сагайдак // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2006. Прил. к № 2. - С. 116-121.

16. Бартенев, И. М. Машины и механизмы для рубок ухода: современный технический уровень Текст. / И. М. Бартенев, Г. Л. Котляр // Лесное хозяйство. 1992. - №2-3. - С. 48-50.

17. Бартенев, И. М. Обрезка вершин сеянцев в питомнике Текст. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса-Лесной вестник. -2005. -№ 013. -9 с.

18. Бартенев, И. М. Особенности подготовки площадей и обработки почвы при лесовосстановлении в дубравах Текст. / И. М. Бартенев, П. Э. Гончаров // Лесное хозяйство Поволжья : межвуз. сб. науч. работ / Сарат. СХИ. Саратов, 2000. - Вып. 4. - С. 166-173.

19. Бартенев, И. М. Теоретические исследования процесса резания древесины пней Текст. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк // Изв. вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 2. - С. 38-44.

20. Бартенев, И. М. Технология сплошной обработки почвы под культуры-дуба на вырубках Текст. / И. М. Бартенев, И. В. Сухов, В. И. Вершинин // Лесное хозяйство. 1995. -№ 4. - С. 42-43.

21. Беловзоров, Л. Н. Цепные режущие устройства лесозаготовительных машин Текст. / Л. Н Беловзоров, С. В. Дмитриев, Ю. А. Рудаков, В. 3. Ма-тюшкин. М., 1982. - 134 с.

22. Березин, Н. Г. Определение критической скорости резания стебля Текст. / Н. Г. Березин // Механизация и электрофикация сельского хозяйства. -1963. -№ 2. С. 16-18.

23. Бершадский, А. Л. Резание древесины Текст. / А. Л. Бершадский, П. И. Цветаева. Минск : Высш. шк., 1975. - 304 с.

24. Борисенко, Н. П. Культуры из крупномера Текст. / Н. П. Борисенко, В. Д. Барановский, Л. М. Комлева//Лесная новь. 1973.-№4.-С. 14-18.

25. Босой, Е. С. Режущие аппараты уборочных машин Текст. / Е. С. Босой. -М.: Машиностроение, 1967. 167 с.

26. Босой, Е. С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин Текст. / Е. С. Босой, О. В. Верняев, И. И. Смирнов, Е. Г. Султан-Шах. -М.: Машиностроение, 1978. 568 с.

27. Бредун, М. И. Механизация работ в садах и виноградниках Текст. / М. И. Бредун. М.: Высш. шк., 1967. - 144 с.

28. Бутенин, Н. В. Курс теоретической механики Текст. : учебник. Т. 1. Статика и кинематика / Н. В. Бутенин, Я. Л. Лунц, Д. Р. Меркин. 4-е изд., исправл. - М.: Наука, гл. ред. физ-мат. лит., 1985. - 240 с.

29. Бухтояров, Л. Д. Оптимизация параметров процесса резания поросли гибкими инерционно-рубящими рабочими органами Текст. / Л. Д. Бухтояров, П. И. Попиков, М. В. Драпалюк ; ВГЛТА. Воронеж, 2004. - 12 с. -Деп. в ВИНИТИ 29.01.2004, № 164-В2004.

30. Бухтояров, Л. Д. Разработка конструкции и обоснование параметров инерционно-рубящего рабочего органа кустореза для удаления лесной поросли Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.21.01 / Л. Д. Бухтояров. Воронеж, 2004.- 189 с.

31. Бухтояров, Л. Д. Технические средства для удаления поросли древесных и кустарниковых пород Текст. / Л. Д. Бухтояров ; ВГЛТА. Воронеж, 2002. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.08.2002, № 1514-В2002.

32. Василенко, И. Ф. Экспериментальная теория режущих аппаратов Текст. / И. Ф. Василенко. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1936.-134 с.

33. Винокуров, В. Н. Механизация работ в лесных питомниках Текст. / В. Н. Винокуров, Г.В. Силаев, И.И. Бартенев. Учебное пособие. М.: МЛТИ, 1989. -68 с.

34. Воскресенский, С. А. Резание древесины Текст. / С. А. Воскресенский. -М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955. 199 с.

35. Гладышевский, М. К. Выращивание защитных насаждений посадкой Текст. : учеб. пособие / М. К. Гладышевский. М. : Лесн. пром-сть, 1988. -117с.

36. Горовой, М. С. Корчевательно-фрезеровальная машина и технология работ по обработке закустарненных площадей и реконструкции лесонасаждений Текст. / М. С. Горовой // Сборник статей по итогам договорных НИР за 1967-68 гг./МЛХ РСФСР.-М., 1971.-С. 43-50.

37. Горячкин, В. П. Собрание сочинений Текст. / В. П. Горячкин. 2-е изд. -М.: Колос, 1968.-3 т.

38. Дерюжный, Р. И. Совершенствовать способы восстановления дубрав Текст. / Р. И. Дерюжный, Е. И. Енькова, И. В. Сухов // Лесное хозяйство. 1980.- №2.-С. 23-25.

39. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта Текст. / Б. А. Доспехов. М. : Колос, 1973.- 147 с.

40. Драпалюк, М. В. Кинематика взаимодействия дисковой пилы со стволами тонкомерной древесной растительности Текст. / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров // Вестник Московского государственного университета леса -Лесной вестник. 2005. - № 039. - 6 с.

41. Драпалюк, М. В. Математическая модель работы гидропульсатора Текст. / М. В. Драпалюк, Р. В. Юдин, А. А. Сидоров, М. В. Кондратьев // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 8 -С. 101-102.

42. Драпалюк, М. В. Влияние геометрических параметров горизонтального ножа корнеподрезчика на перемещение почвенных частиц Текст. / М. В.

43. Драпалюк // Лес. Наука. Молодежь 2003 : сб. материалов по итогам на-уч.-исслед. работы молодых ученых за 2003 год, посвящ. 90-летию со дня рождения проф. П. Б. Раскатова / ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - С. 264-270.

44. Драпалюк, М. В. Перспективные направления в разработке орудий для подрезки корней сеянцев в питомнике Текст. / М .В. Драпалюк, И. В. Казаков // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 2. - С. 106-111.

45. Драпалюк, М. В. Влияние обрезки вершин на морфологические характеристики сеянцев дуба черешчатого Текст. / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетай, О. М. Корчагин // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 3. - С. 118-120.

46. Драпалюк, М. В. Влияние подрезки корневой системы на морфологические характеристики сеянцев сосны обыкновенной Текст. / М. В. Драпалюк, В. Ю. Заплетен // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к №3.- С. 115-117.

47. Драпалюк, М. В. Влияние подрезки корней сеянцев дуба на их дальнейшее развитие Текст. / М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник. - 2004. - № 005. - 8 с.

48. Драпалюк, М. В. Из опыта формирования корневой системы сеянцев дуба в питомниках США Текст. / М. В. Драпалюк // Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник. - 2004. - № 005. - 8 с.

49. Драпалюк, М. В. Критерии и факторы процесса перерезания корней сеянцев лезвием Текст. / М. В. Драпалюк // Лес и молодежь ВГЛТА 2000 : материалы юбил. науч. конф. молодых ученых, посвящ. 70-летию ВГЛТА / ВГЛТА. - Воронеж, 2000. - С. 24-27.

50. Драпалюк, М. В. Математическая модель процесса подрезки корней сеянцев и саженцев в питомниках Текст. / М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, М. В. Кондратов // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 3. - С. 111-114.

51. Драпалюк, М. В. Обоснование основных параметров рабочих органов машины для подрезки корней сеянцев дуба в питомниках лесостепи Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.21.01 / М. В. Драпалюк. Воронеж, 2000.- 180 с.

52. Драпалюк, М. В. Перспективные технологии выращивания посадочного материала в лесных питомниках Текст. / М. В. Драпалюк. Воронеж : ВГУ, 2006. - 247 с.

53. Желиговский, В. А. Экспериментальная теория резания лезвием Текст. / В. А. Желиговский // Труды МИМЭСХ. М., 1940. - Вып. 9. - С. 27.

54. Заборовский, Е. П. Лесные культуры Текст. / Е. П. Заборовский. М.-Л., Гослесбумиздат, 1949.-452 с.

55. Зайчик, М. И. Проектирование и расчет специализированных лесных машин Текст. / М. И. Зайчик, А. М. Гольберг. М. : Лесн. пром-сть, 1976. -250 с.

56. Закотин, В. Е. Некоторые биологические особенности роста сеянцев яблони в питомнике Текст. / В. Е. Закотин // Доклады ТСХА. 1962. - Вып. 77.

57. Згуровская, Л. Н. Агротехника в питомниках и биология корневых систем Текст. / Л. Н. Згуровская // Молодые лесоводы 40-летию Великого Октября.-М., 1957.-С. 84-86.

58. Згуровская, Л. Н. Анатомо-физиологические исследования всасывающих, ростовых и проводящих корней древесных пород Текст. / Л. Н. Згуровская // Труды Института леса АН СССР. 1958. - Т. 41. - С. 3-31.

59. Зима, И. М. Механизация лесохозяйственных работ Текст. / И. М. Зима, Т. Т. Малюгин. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Лесн. пром-сть, 1976. -416с.

60. Зяблов, В. П. Основы теории технологии процесса резания в режущих аппаратах кормоприготовительных машин Текст. / В. П. Зяблов. М. : Машиностроение, 1964. - 123 с.

61. Иванов, В. М. Из работ по изучению корневых систем лесных пород Текст. / В. М. Иванов // Лесное хозяйство. 1958. - № 10. - С. 41-44.

62. Ивашко, А. А. Вопросы теории резания органических материалов лезвием Текст. / А. А. Ивашко // Тракторы и сельхозмашины. 1958. - № 2. - С. 15-17.

63. Исаченко, X. М. Выход и качество сеянцев в зависимости от густоты посева Текст. / X. М. Исаченко // Лесн. хоз-во. 1954. - № 3. - С. 56-59.

64. Казаков, В. И. Повышение качества сеянцев путем формирования корневой системы Текст. / В. И. Казаков И. В. Казаков, М. В. Драпалюк // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - Прил. к № 8.-С. 96-101.

65. Казаков, В. И. Совершенствование технологий выращивания посадочного материала ели на базе новой техники в питомниках лесной зоны Текст. : дис. . докт. техн. наук : 06.03.01, 05.21.01 / В. И. Казаков. Пушкино, 2002.-305 с.

66. Казаков, В. И. Современные технологии и средства механизации для выращивания посадочного материала Текст. / В. И. Казаков, Н. А. Смирнов,

67. Е. H. Лобанова // Результаты опытных и НИР в OJ1X "Русский лес". -Серпухов, 1999.-С. 13-16.

68. Казаков, В. И. Технологии и механизация выращивания посадочного материала в питомниках лесной зоны Текст. : монография / В. И. Казаков. -М. :ВНИИЛМ, 2001.- 186 с.

69. Климов, Г. Б. Корнеподрезчики, применяемые в питомниках зарубежных стран / Г. Б. Климов // Лесохозяйственная информация. 1976. - № 16. -С. 13-14.

70. Климов, Г. Б. Подрезка корней растущих сеянцев в ГДР Текст. / Г. Б Климов. М. : ЦБНТИ лесхоз, 1984. - 25 с.

71. Климов, Г. Б. Выбор типа и обоснование основных параметров рабочего органа навесного сеянцекопателя Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.21.01 / Г. Б. Климов.-Пушкино, 1962.- 192 с.

72. Климов, Г. Б. Зарубежная техника для подрезки корней растущих сеянцев Текст. / Г. Б. Климов, А. Я. Ковалёв, П. Н. Литовцев. М. : ЦБНТИгоскомлеса СССР, 1988. - С. 2-9.

73. Козинов, Г. Л. Беззажимная распиловка древесины гибкими нитями Текст. / Г. Л. Козинов : дис. . канд. техн. наук : 05.21.01 / Сиб. гос. технолог. ун-т. Воронеж, 1999. - 338 с.

74. Константинов, В. А. Определение критической скорости резания свободного стебля Текст. / В. А. Константинов // Тракторы и сельхозмашины. -1964. № 12.-С. 20-22.

75. Великого преобразователя природы И. В. Мичурина. Воронеж, 2005. -С. 34-39.

76. Кузьмичев, И. Опыт пересадки крупномерных саженцев дуба Текст. / И. Кузьмичев // Лесное хозяйство. 1973. - № 3. - С. 75-76.

77. Лукин, И. Н. Отклонение стебля при безопорном срезе Текст. / И. Н. Лукин // Тракторы и сельхозмашины. 1967. - № 12. - С. 22-23.

78. Любченко, В. И. Резание древесины и древесных материалов Текст. / В. И. Любченко. М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 296 с.

79. Майоров, Л. И. Исследование работы тракторного кустореза в хвойно-лиственных молодняках Текст. / Л. И. Майоров // Лесное хозяйство. -1979.-№ 12.-С. 24-25.

80. Майоров, Л. И. Результаты исследований процесса срезания деревьев, кустарника и поросли Текст. / Л. И. Майоров // Рубки и восстановление леса в Среднем Поволжье. М., 1991. - С. 48-53 - Деп. в ВНИИЦлесресурс 04.02.91, № 852-лх91.

81. Макаров, В. А. Влияние подрезки корневой системы на рост и состояние саженцев ели в питомниках Текст. / В. А. Макаров, К. И. Шахова // Леса Урала и хозяйство в них. Свердловск, 1976. - Вып. 9. - С. 41-47.

82. Медведев, Е. Н. Влияние подрезки сеянцев сосны на ее рост Текст. / Е. Н. Медведев // Лесное хозяйство. 1966. - № 6. - С. 76-77.

83. Международный авторский коллектив // Каталог лесохозяйственных машин стран членов СЭВ Текст. Будапешт, 1986. - 87 с.

84. ЮО.Мелешин, П. И. Влияние подрезки корней на приживаемость культур Текст. / П. И. Мелешин // Лесное хозяйство. 1966. - № 9. - С. 82-83.

85. Мелешин, П. И. Выращивание крупномерных саженцев ели с компактной корневой системой Текст. / П. И. Мелешин. Л., 1979. - 26 с.

86. Мелешин, П. И. Состояние и рост культур ели обыкновенной, созданных крупными саженцами Текст. / П. И. Мелешин // Сборник научных работ / Саратов, с.-х. ин-т. 1974. - Вып. 39. - С. 146-153.

87. Мореев, В. П. Механизация расчистки площадей от древесной и кустарниковой растительности Текст. / В. П. Мореев. М. : Лесн. хоз-во, 1966. -29 с.

88. Науменко, И. М. Прошлое и настоящее дубрав Центральной лесостепи и задачи хозяйства в них Текст. / И. М. Науменко // Научные записки / ВЛТИ. Воронеж, 1960. - Т. 20. - С. 5-17.

89. Невзоров, В. Н. Новая технология и механизмы для выращивания сеянцев сосны кедровой сибирской Текст. / В. Н. Невзоров // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала. Йошкар-Ола, 1996. - С. 142144.

90. Николаев, Д. В. Корневосстановительная способность древесных пород при пересадке Текст. / Д. В.Николаев // Лесное хозяйство. 1959. - № 12.- С. 42-44.

91. Особов, В. И. Теоретические основы уплотнения волокнистых растительных материалов Текст. / В. И. Особов / Труды ВИСХОМ. М., 1967. -Вып. 55.-С. 221-265.

92. Отраслевые методические указания и нормативно-справочные материалы для определения экономической эффективности новой техники в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении Текст. / под. ред. Ф. И. Яловенко. М., 1976. - 230 с.

93. Отраслевые методические указания по определению экономической эффективности использования в лесном хозяйстве новой техники, изобретений и рацпредложений Текст. М., 1981. - 45 с.

94. Павловский, Е. С. Уход за лесными полосами Текст. / Е. С. Павловский- М.: Лесн. пром-сть, 1976. 279 с.

95. Пат. 2169452 РФ, МКИ 7 А 01 С 11/00//А 01 G 23/00. Корнеподрезчик Текст. / И. М. Бартенев, В. И. Посметьев, М. В. Драпалюк ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 99119202/13 ; заявл. 07.09.99 ; опубл. 27.06.01, Бюл. № 18.- 12 с.

96. Пат. 2275007, МПК А01 G 23/00. Вершиноподрезчик Текст. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, В. И. Посметьев, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 2004124919/12 ; заявл. 13.08.2004 ; опубл. 27.04.2006, Бюл. № 12.-5 с.

97. Пат. на полезную модель 54715, А 01С 11/00. Корнеподрезчик Текст. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, М. В. Кондратов ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. -№ 2006106998/22 ; заявл. 06.03.2006 ; опубл. 27.07.2006, Бюл. № 21. 1 с.

98. Пат. на полезную модель 56112, МПК А01 в 23/00. Выкопочная машина Текст. / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, М. В. Драпалюк, Р. Сагайдак ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 2006115962 ; заявл. 10.05.06 ; опубл. 10.09.2006.-2 с.

99. Пат. на полезную модель 56115, А 01 в 23/083. Ротор кустореза Текст. / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. -№ 2005103262 ; заявл. 08.02.2005 ; опубл. 10.9.2006.- 1 с.

100. Пат. на полезную модель 33684, А 01 в 23/083. Ротор кустореза Текст. / И. М. Бартенев, В. П. Попиков, Л. Д. Бухтояров, М. В. Драпалюк. № 2003105046/20 ; заявл. 25.02.2003 ; опубл. 10.11.2003, Бюл. № 31.

101. Печенкин, В. Е. Бесстружечное резание древесины Текст. / В. Е. Печен-кин, П. М. Мазуркин. М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 143 с.

102. Попиков, П. И. Повышение эффективности гидрофицированных машин при лесовосстановлении на вырубках Текст. : монография / П. И. Попиков ; ВГЛТА. Воронеж, 2001. - 156 с.

103. Пошарников, Ф. В. Улучшенный способ посева древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках Текст. / Ф. В. Пошарников // Изв. вузов. Лесн. журн. 1983. - № 5. - С. 30-33.

104. Рахтеенко, И. Н. О продолжительности жизни физиологически активных корней древесных пород Текст. / И. Н. Рахтеенко, Л. А. Крот // Рост и устойчивость растений. Киев : Наукова думка, 1965. - Вып. 1. - С. 121126.

105. Рахтеенко, И. Н. Сезонный цикл роста активных корней древесных пород Текст. / И. Н. Рахтеенко // Лесное хозяйство. 1960. - № 9. - С. 2526.

106. Регистрационное свидетельство № 10429. Физико-механические свойства корней вяза гладкого (сила, необходимая для перерезания) Текст. Заявитель и правообладатель ВГЛТА. № 0220611130 ; опубл. 15.05.2006.

107. Регистрационное свидетельство базы данных № 10426. Физико-механические свойства осины (сила, необходимая для перерезания и излома) Текст. / М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611121 ; опубл. 15.05.2006.

108. Регистрационное свидетельство базы данных № 10427. Физико-механические свойства корней сосны обыкновенной (сила, необходимая для перерезания) Текст. / М. В. Драпалюк ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611128 ; опубл. 15.05.2006.

109. Регистрационное свидетельство базы данных № 10428. Физико-механические свойства корней дуба черешчатого (сила, необходимая для перерезания) Текст. / М. В. Драпалюк ; заявитель и правообладатель ВГЛТА. -№ 0220611129 ; опубл. 15.05.2006.

110. Резник, Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов Текст. / Н. Е. Резник. М.: Машиностроение, 1975. - 311 с.

111. Рейнер, М. Реология Текст. / М. Рейнер. М.: Наука, 1965. - 223 с.

112. Рекомендация по технологии выращивания посадочного материала хвойных пород с применением комплексной механизации в зоне широколиственных лесов Текст. / Минлесхоз РСФСР. М., 1983. - 43 с.

113. Репринцев, Д. Д. Механизация обрезки крон деревьев и кустарников Текст. / Д. Д. Репринцев, М. В. Драпалюк, В. П. Попиков // Лесное хозяйство. 2006. - № 1.-С. 45-46.

114. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин Текст. / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. М.: Машиностроение, 1977. - 305 с.

115. Смирнов, Н. А Интенсивные технологии выращивания посадочного материала в лесных питомниках Текст. / Н. А. Смирнов, В. И. Казаков // Научно-технический прогресс в лесной отрасли ЦЧР : сб. тр. / ВГЛТА. -Воронеж, 1990.-С. 99-101.

116. Смирнов, Н. А. Влияние глубины подрезки корневой системы и густоты посевов на рост и развитие 3-х летних сеянцев сосны Текст. / Н. А. Смирнов, Н. С. Прошин // Лесохозяйственная информация. 1976. -№ 20. -С. 6-8.

117. Смирнов, Н. А. Выращивание 4-5 летнего посадочного материала сосны для создания культур на вырубках Текст. / Н. А.Смирнов, Н. С. Прошин ; ЦБНТИлесхоз. М., 1975. - 24 с.

118. Смирнов, Н. А. Выращивание укрупненного посадочного материала без перешколивания Текст. : проспект / Н. А. Смирнов, В. И. Казаков. М. : НИИЦлесресурс, 1989.-3 с.

119. Смирнов, Н. А. Оптимальные соотношения корневой системы и надземной части у посадочного материала сосны и ели для приживаемости в культурах Текст. / Н. А. Смирнов // Выращивание сосны и ели в культурах: сб. науч. тр. Пушкино, 1975.-С. 111-133.

120. Смирнов, Н. А. Рекомендации по технологии и комплексу машин для выращивания укрупненного посадочного материала ели европейской без перешколивания Текст. / Н. А. Смирнов, В. И. Казаков. Пушкино : ВНИИЛМ, 1991.-22 с.

121. Суворин, А. Ф. Подрезка корней при выращивании сеянцев каштана Текст. / А. Ф. Суворин // Научные труды Красноярского государственного педагогического института. 1967. - Вып. 89. - С. 32-35.

122. Сухов, И. В. Обоснование технологии искусственного лесовосстановле-ния в свежих типах леса нагорных дубрав ЦЧР Текст. : дис. . канд. с-х. наук : 06.03.01 / И. В. Сухов. Воронеж, 1982. - 245 с.

123. Уголев, Б. Н. Испытание древесины и древесных материалов Текст. / Б. Н. Уголев. М.: Лесн. пром-сть, 1965. - 251 с.

124. Федоров, Н. И. Биологические основы приживаемости и роста древесных растений при пересадках Текст.: автореф. д-ра биол. наук/ Н. И. Федоров. Саратов, 1965. - 35 с.

125. Физико-механические свойства почвы как фактор, определяющий условия работы сельскохозяйственных машин Текст. : тр. почв, ин-та им. В. В. Докучаева. -М., 1954.-215 с.

126. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений Текст. -М. : Колос, 1970.-395 с.

127. Флеров, Б. А. Состояние и меры по улучшению ведения лесного хозяйства в дубравах Европейской части РСФСР Текст. / Б. А. Флеров // Состояние и пути улучшения дубрав РСФСР. Воронеж, 1975.

128. Харинский, М. И. Корнеподрезчик КН-1,2 Текст. : информ. листок / М. И. Харинский, Ю. М. Петров. Красноярск, 1978.-4 с.-№ 124.

129. Хорошавин, В. Н. Выращивание укрупненного лесопосадочного материала лиственных пород без перешколивания в аридных условиях условиях Текст. / В. Н. Хорошавин, Б. А. Мухавев // Лесохозяйственная информация. -2001. -№3. -С. 13-14

130. Шадрин, А. П. Опыт пензенских лесоводов по применению новой технологии механизированного выращивания посадочного материала Текст. / А. П. Шадрин // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала: тез. докл. Йошкар-Ола, 1996.-С. 144-146.

131. Шекель, А. И. Технологии и машины для удаления пней и подготовки посадочных ям Текст. : дис. д-ра техн. наук : 05.21.01 / А. И. Шекель. -М., 1999.-450 с.

132. Юновидов, А. П. Динамика роста сеянцев древесных и кустарниковых пород Текст. / А. П. Юновидов // Лесное хозяйство. 1953. - № 5. - С. 71-75.

133. Abbott, H. G. Forest nursery practice in the United States Text. / H. G. Abbott, S. D. Fitch //J. For. -1977. -№ 75.-P. 141-145.

134. Bailey, R. L. Rotation age and establishment density for planted slash and loblolly pines Text. / R. L. Bailey // Southern Journal of Applied Forestry. -1986.-№ 10.-P. 162-168.

135. Brisbin, J. S. Trees and Tree-Planting Text. / J. S. Brisbin // Harper and Brothers. New York, 1888. - 258 p.

136. Briscoe, C. B. Establishment and early care of sycamore plantations Text. / C. B. Briscoe // Res. Pap. S0-50. New Orleans: USDA Forest Service, Southern Forest Experiment Station. - 1969. - 18 p.

137. Cameron, R. J. Wrenching as a means of conditioning planting stock Text. / R. J. Cameron, D. A. Rook. // Forest nursery and establishment practice in New Zealand : N.Z. For. Serv., For. Res. Inst. FRI Symp. 1969. - Ho. 9. - P. 111-117.

138. Campbell, S. J. Hardwood culture Text. / S. J. Campbell // In: Branan J, Moorhead D, comp. Proceedings, Southern Forest Nursery Association; 1991 July 20-23; Pine Mountain, GA. Macon: Georgia Forestry Commission. 1992. -P. 91-95.

139. Colombo, S. J. Second-year shoot development in black spruce Picea mañana (Mill.) B.S.P. container seedlings Text. / S. J. Colombo // Canadian Journal of Forest Research. 1986. -№ 16. - P. 68-73.

140. Crunkilton, D. D. Water relations and gas exchange of northern red oak seedlings planted in a central Missouri clearcut and shelterwood Text. / D. D. Crunkilton, S. G. Pallardy, H. E. Garrett // Forest Ecology and Management. -1992.-№53.-P. 117-129.

141. Dorsser, J. C. Conditioning of radiata pine seedlings by undercutting and wrenching Text. / J. C. Dorsser, D. A. Rooh // New Zealand Journal of Forestry. 1972. - V. 17, № 1.-P. 61-73.

142. Duruz, W. P. The principles of nursery management Text. / W. P. Duruz // De La Mare Co. New York, 1953.- 176 p.

143. Duryea, M. L. Shoot and root pruning at southern nurseries Text. / M. L. Duryea // Proceedings of the Southern Forest Nursery Association. Pensacola, FL: Southern Forest Nursery Association. Pensacola, FL., 1986. P. 114-129.

144. Duryea, M. L. Nursery fertilization and top pruning of slash pine seedlings Text. / M. L. Duryea // Southern Journal of Applied Forestry. 1990. - № 14. -P. 73-76.

145. Eis, S. Lateral root pruning of sitha spruce and western hemloch seedlings Text. / S. Eis, J. R. Long // Canadian Journal of Forest Research. 1972. - V. 2, № 3. - P. 223-227.

146. Evelyn, J. S. London: the Royal Society Text. / J. Evelyn. 1679. - 412 p.

147. Farmer, R. J. Effects of chilling and pruning in forcing dormant black cherry Text. / R. J. Farmer, P. E Barnett, G. C. Hall // Canadian Journal of Forest Research.-1975.5.-P. 160-162.

148. Fernow, B. E. The care of trees Text. / B. E. Fernow // NY: Henry Holt and Company. New York, 1910. - 392 p.

149. Foster, C. H. Improvements in planting stock production Text. / C. H. Foster // J. For. 1932. - № 30. - P. 797-799.

150. Fuller, A. S. Practical Forestry Text. / A. S. Fuller // Orange Judd Company. -New York, 1884.-299 p.

151. Godman, R. M. Top pruning may benefit yellow birch planting stock Text. / R. M. Godman, G. A. Mattson // Tree Planters' Notes 22(1). 1972. - P. 24-25.

152. Haack, R. A. Growth and survival of slash pine seedlings in a Florida Nursery Text. / R. A. Haack // Tree Planters' Notes 39(2). 1988. - P. 30-36.

153. Hastings, W. G. Revolutionizing nursery practice Text. / W. G. Hastings // J. For. 1923.-№21.-P. 180-182.

154. Johnson, P. S. Planting northern red oak in the Missouri Ozarks: a prescription Text. / P. S. Johnson, C. D. Dale, K. R. Davidson, J. R. Law // Northern Journal of Applied Forestry. 1986. -№ 3. - P. 66-68.

155. Johnson, P. S. Responses of planted northern red oak to three overstory treatments Text. / P. S. Johnson // Canadian Journal of Forest Research. -1984.-№ 14.-P. 536-542.

156. Kelly, R. J. Root regeneration of Liriodendron tulipifera in response to auxin, stem pruning, and environmental conditions Text. / R. J. Kelly, В. C. Moser // Journal of the American Society of Horticultural Science. 1983. -№ 108. - P. 1085-1190.

157. Kormanik, P. P. Lateral root morphology as expression of sweetgum seedling quality Text. / P. P. Kormanik // For. Sci. 1986. - № 32. - P. 595-604.

158. McCreary, D. Top pruning improves field performance of blue oak seedlings Text. / D. McCreary, J. Tecklin // Tree Planters* Notes 44(2). 1994. - P. 7377.

159. Meadows, J. S. Three-year response of pecan to six methods of seedling establishment Text. / J. S. Meadows, J. R. Toliver // Southern Journal of Applied Forestry.- 1987.-№ 11.-P. 56-59.

160. Meginnis, H. G. Effect of top pruning on survival and early growth of black locust Text. / H. G. Meginnis // Journal of Forestry. 1940. - № 38. - P. 3036.

161. Mexal, J. G. Pruning loblolly pine seedlings Text. / J. G. Mexal, J. T. Fisher // Lantz, Clark, ed., Proceedings Southern Nursery Conferences. Alexandria, LA., 1984.-pp. 75-83.

162. Mraseh, F. Rationalisiering des Kulturbetriebes durch Verwendung Weihjahriger Kiefernsamlinge mit unterschnittenem Text. / F. Mraseh // Wurzelsystem Soz Forstwirtschaft. 1973. - V. 23, № 11. - P. 343-344.

163. Russell, Т. E. Planting methods for black walnut on Cumberland plateau sites Text. / Т. E. Russell // Tree Planters' Notes 30.(1). 1979. - P. 11-13.

164. Smith, M. W. The effect of top pruning and root length on growth and survival of transplanted pecan trees Text. / M. W. Smith, J. L. Johnson // Pecan Quarterly. 1981. - № 15(2). - P. 20-22.

165. South, D. B. Effects of top-pruning on survival of southern pines and hardwoods Text. / D. B. South // Proc., 9th Biennial S. Silv. Res. Conf. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. SRS-20. 1998. - P. 3-8.

166. South, D. B. Top-pruning bareroot hardwoods: a review of the literature Text. / D. B. South//Tree Planters' Notes 47(1). 1996. - pp. 34-40.

167. Fort Collins, CO: USDA Forest Service. Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station. 1995. - P. 26-30.

168. Stout, S. L. 22-year growth of four planted hardwoods Text. / S. L. Stout // Northern Journal of Applied Forestry 3(2). 1986. - P. 69-72.

169. Toliver, J. R. Effects of top and lateral root pruning on survival and early growth on three bottomland hardwood species Text. / J. R. Toliver, R. C. Sparks, T. Hansbrough//Tree Planters' Notes 31(3). 1980. -P. 13-15.

170. Tourney, J. W. Seeding and planting Text. / J. W. Tourney // John Wiley and Sons. New York, 1916. - 455 pp.

171. Wilson, B. F. Compensatory shoot growth in young black birch and red maple trees Text. / B. F. Wilson // Canadian Journal of Forestry Research. 1993. -№23.-P. 302-306.

172. Woessner, R. Four hardwood species differ in tolerance to pruning Text. / R. Woessner // Tree Planters' Notes 23(1). 1972. - P. 28-29.

173. Zaczek, J. J. Northern red oak planting stock: 6-year results Text. / J. J. Zac-zek, K. C. Steiner, T. W. Bowersox // New Forests. 1997. - № 13. - P. 177191.

174. Алгоритм расчета параметров перерезания корней сеянцев1. Общий алгоритм расчета1. Пуск1. Ввод данных1. Расчет по (1).(8)1. Расчет со1. Расчет хп по (9)6