CC BY
13
_ $
УДК 630 237.1
АГРЕГАТ ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПОЧВ
А. А. Лисняк1, Н. В. Шмарин1 Научные руководители - И. В. Кухар1, С. Н. Орловский2
1Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Красноярский государственный аграрный университет Российская Федерация, 660049, Красноярск, просп. Мира, 90 E-mail: [email protected]
Предлагается конструкция агрегата, предназначенного для послойного фрезерования почвы, описана его конструкция, принцип работы и технология применения. Применение орудия повышает качество лесовосстановительных работ, снижает трудоемкость за счет применения новой технологии.
Ключевые слова: обработка почвы, послойное фрезерование, клин, роторы, отряхивание.
EQUIPMENT FOR LAYER-BY-LAYER MILLING OF SOILS
А. А. Lisnyak1, N. V. Shmarin1 Scientific Supervisors - I. V. Kukhar1, S. N. Orlovskij2
1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Krasnoyarsk State Agrarian University 90, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation E-mail: [email protected]
An unit for graded soil tillage, its construction, working principle and usage technology are described. The technology involves removing roots and grass outside cultivated land, so that it cannot be then overgrown with weeds. Application of the device increases the quality of forest regeneration and reduces labor input owing to the new technology.
Keywords: soil processing, graded tillage, cotter, rotors, shaking off.
Обработка почвы под лесные культуры на старых вырубках и гарях является важнейшей технологической операцией искусственного лесовосстановления. В связи с современными требованиями механизации лесокультурного производства, основной обработкой почвы должны создаваться как оптимальные экологические условия для приживаемости, сохранности и роста лесных культур, так и благоприятные технологические условия для качественного проведения механизированной посадки и агротехнических уходов.
При облесении невозобновившихся или слабо возобновившихся хвойными древесными породами вырубок и гарей в лесной зоне наибольшее распространение получила частичная обработка почвы. Однако существующие способы и технологии такой обработки далеко не везде применимы и имеют ряд недостатков. Дно борозды, куда высаживаются сеянцы или саженцы, часто представляет собой нижнюю часть дернового горизонта или верхнюю часть подзолистого горизонта с неблагоприятными воднофизическими свойствами и пониженным плодородием. При произрастании хвойных пород в дне борозды на средних и тяжелых суглинках отмечается сильное торможение роста культур. Количество гумуса в бороздах обычно втрое меньше, чем на необработанных полосах. В весенний период и в дождливую погоду в бороздах скапливается вода,
Секция «Проектирование машин и робототехника»
в связи с чем саженцы страдают от кислородного голодания, токсичных для растений закисных соединений, вымокания и выжимания [1].
Фреза лесная унифицированная ФЛУ-0.8 не обеспечивает измельчения корней диаметром более 4 см, а фрезерные машины МФ-0.9 и МЛФ-0.8 измельчают их, но при этом требуют применения тракторов с ходоуменьшителем [2; 3]. В первом случае ухудшается качество выполнения последующих технологических операций лесовосстановления, во втором - снижается производительность труда и повышается энергоемкость процесса обработки почвы [4].
Для устранения перечисленных недостатков рассмотренных технологий частичной обработки почвы разработана машина для послойного фрезерования лесных почв (см. рисунок). Она предназначена для основной полосной обработки почвы под посадку лесных культур на вырубках и других категориях лесокультурного фонда в дренированных условиях местопроизрастания. Машина обеспечивает «нулевую» обработку почвы путем послойного рыхления на глубину до 25 см без смешивания почвенных горизонтов с одновременным удалением крупных древесных корней диаметром более 5 см за пределы обрабатываемой полосы. Результаты проведенных исследований показали, что машина может применяться как в равнинных условиях, так и на склонах крутизной до 8° и с мощностью почвенного профиля не менее 25 см.
Схема агрегата для послойного фрезерования лесных почв 1 - рама; 2 - навесное устройство; 3 - наклонная тяга; 4 - промежуточная опора; 5 - промежуточный карданный вал; 6 - редуктор; 7 - левый картер; 8 - натяжное устройство; 9 - правый картер; 10 - отражатель; 11 - заднее ограждение; 12 - основной карданный вал; 13 - средний нож; 14 - боковой нож; 15 - средняя стойка; 16 -горизонтальный нож; 17 - отвал; 18 - ротор; 19 - скат
Технологический процесс работы машины заключается в следующем. При движении агрегата клинообразная форма передней части рамы 1 раздвигает оставшиеся после предварительной полосной расчистки лесокультурной площади древесные остатки в стороны. Опорная лыжа, приваренная снизу к отвалам данного клина, ограничивает величину заглубления горизонтальных ножей 16 и служит для выдерживания заданной глубины обработки почвы. Вертикальные 13, 14 и горизонтальные ножи 16 вырезают две ленты пластов почвы, которые поднимаются первым по ходу ротором 18 «на себя» и перемещаются дальше поверх следующих роторов, действующих на них снизу. Первый ротор рыхлит нижний слой, второй - средний, а третий - верхний слой почвы. При таком воздействии роторов на пласты обеспечивается более близкое к естественному расположение почвенных горизонтов в обработанной почве [5].
Эффективное крошение почвы достигается тем, что роторы, вращаясь с возрастающими окружными скоростями, растягивают пласты по длине, а расположение роторов по вогнутой линии способствует их изгибу, при котором верхняя часть пластов сжимается, а нижняя растягивается. Корни же большего диаметра перемещаются дальше и третьим по ходу ротором отбрасываются на отражатель 10, и по поверхности ската 19 опускаются за пределы обрабатываемой полосы. При наезде на непреодолимое препятствие вертикальные ножи 13 и 14, установленные под
тупым углом вхождения в почву, выглубляют машину, чем предохраняют её от поломок. Отвал 17 предохраняет привод первого ротора от забивания почвой. Картера 7 и 9 обеспечивают защиту рабочих органов роторов от перегрузок. Валы карданные 5 и 12 передают крутящий момент от заднего ВОМ трактора к редуктору 6, который посредством цепной передачи осуществляет вращение роторов [6; 7].
Машина при сравнительных испытаниях показала ряд преимуществ над серийно выпускаемыми фрезерными машинами. Обеспечивается более близкое к естественному расположение почвенных горизонтов в обработанной почве. Удаляются за пределы обрабатываемой полосы крупные древесные корни, мешающие работе агрегатов при проведении механизированной посадки и агротехнических уходов за лесными культурами. Установлено, что при такой обработке почвы создаются наиболее благоприятные экологические условия - улучшаются водный, воздушный и питательные режимы [8].
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о том, что технологические операции, выполняемые машиной для послойного фрезерования лесных почв, более полно отвечают современным требованиям к обработке дренированных почв, создают благоприятные условия для приживаемости и роста лесных культур, а также для качественной работы агрегатов при проведении их механизированной посадки и агротехнических уходов за ними. Более широкое внедрение технологии послойного фрезерования почв при их обработке под лесные культуры позволит повысить эффективность искусственного лесовосстановления.
Библиографические ссылки
1. Кураев В. Н., Шестакова В. А. Изменение свойств почвы при различных способах подготовки к лесным культурам // Лесоведение. 1970. № 1. С. 75-82.
2. Корниенко П. П., Сериков Ю. М., Зинин В. Ф. Механизация обработки почвы под лесные культуры. М. : Агропромиздат, 1987. 247 с.
3. Коршун В. Н., Карнаухов А. И., Кухар И. В. Метод анализа технологических машин для лесного хозяйства // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 2 (30). С. 163-169.
4. Коршун В. Н., Кухар И. В., Карнаухов А. И. Математическая модель режима пуска технологической машины // Проблемы и достижения в науке и технике : сб. науч. тр. по итогам Ме-ждунар. науч.-практ. конф. / ИЦРОН Омск : 2016. № 3. С. 63-66.
5. Батин С. Ю. Метод и результаты количественной оценки вертикального перемещения слоёв почвы при обработке машинами фрезерного типа // Молодёжь и научно-технический прогресс. Красноярск: 1990. Ч. 2. С. 86-88.
6. Кухар И. В. Роторная машина для послойной обработки почв // Экологическое образование и природопользование в инновационном развитии региона. Т. I / Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2014. С. 80-81.
7. Пименов Д. В., Кухар И. В. Машина для послойного фрезерования почв. // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения. Т. 2 / Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2005. С. 169.
8. Орловский С. Н. Проектирование машин и оборудования для садово-паркового и ландшафтного строительства / Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2004. 108 с.
© Лисняк А. А., Шмарин Н. В., 2017
