CC BY
10
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2011, том 17, № 4 (49), с. 63-69
^ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ—==—
УДК 631.0.33:634.958
НОВЫЙ СПОСОБ И ТЕХНИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОМОЛАЖИВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В АРИДНЫХ РЕГИОНАХ СТРАНЫ
© 2010 г. Ю.М. Жданов, В.Н. Хорошавин, В.Д. Шульга, Ю.М. Колосков
Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук Россия, 400062 Волгоград, просп. Университетский, д. 97. E-mail: vnialmi_nir@vlpost.ru
Поступила 23.12.2010
Описан новый способ повышения долговечности защитных лесных насаждений в аридных регионах с целью сохранения их мелиоративного влияния на прилегающие сельхозугодия, а также разработка новой машины для омолаживания лесонасаждений с гидроприводом режущего рабочего органа, агрегатируемой на тракторе класса 1.4 с помощью специального навесного устройства.
Ключевые слова: новый способ, омолаживание насаждений, новое техническое средство, гидродвигатель.
Одним из главных факторов устойчивого развития сельскохозяйственного производства является формирование и эксплуатация лесоаграрных ландшафтов, основной элемент которых - защитные лесные насаждения (ЗЛН) определенной конструкции. Особенно это важно для аридных регионов, где количество годовых осадков не превышает 250-350 мм, присутствует напряженный ветровой режим, большая сухость воздуха и повышенная солнечная радиация. Насаждения здесь быстрее развиваются и раньше времени начинают усыхать, в связи с чем требуется их омолаживание.
Согласно рекомендациям по ведению хозяйства в защитных лесных насаждениях (Рекомендации, 1986) при образовании суховершинности и начале гибели насаждений с целью омоложения срезаются деревья с оставлением пня высотой 5-7 см и кустарника на уровне поверхности земли.
Недостатком указанного способа является то, что после его применения на пнях отрастает поросль, которую необходимо изреживать, оставляя количество побегов, равное тому количеству деревьев, которое было в полосе до омоложения, на что расходуется много средств и труда. Кроме того, до отрастания поросли необходимых размеров лесная полоса фактически не работает.
Материалы и методы
Во ВНИАЛМИ разработан новый способ омолаживания защитных лесонасаждений в аридной зоне (Жданов, 2009), заключающийся в срезании верхней части стволов деревьев в месте расположения живой ткани на 0.3-0.5 м ниже ее границы, являющейся критической высотой подъема воды по капиллярам древесины обрезаемого дерева, при котором предотвращается их преждевременное усыхание, не нарушается проектная высота лесополос, а также сохраняется их мелиоративное влияние на прилегающие территории сельхозугодий.
Технологический процесс омолаживания лесных насаждений включает в себя две
операции: выборочное срезание деревьев для уменьшения их загущенности в рядах полос и срезание вершин стволов. В первом случае агрегат работает с остановками у каждого дерева, во втором - при непрерывном движении.
В настоящее время нет машин, которые могли бы выполнять в лесополосах обе эти операции. Лесозаготовительные машины типа ЛП-19 громоздки и не входят в междурядья лесополос и, кроме того, не могут работать при непрерывном движении агрегата, что необходимо для срезания вершин стволов. Отечественные и зарубежные садовые обрезчики могут обрезать только кроны деревьев с диаметрами ветвей до 60 мм, они вовсе не предназначены для срезания отдельных деревьев и вершин стволов больше указанного размера.
Для выполнения указанных двух операций во ВНИАЛМИ разработана машина, являющаяся модулем многооперационного лесохозяйственного агрегата для лесоводственных уходов в ЗЛН (рис. 1).
Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема агрегата модуля (машины) для срезания деревьев и вершин их стволов: 1 - базовое навесное устройство; 2 - режущий рабочий орган; 3 - поворотный механизм; 4 - лонжероны; 5, 6, 8 - управляющие гидроцилиндры; 7 - гидростанция. Fig. 1. Constructive-technological scheme of the module assembly (machine) to cut the trees and the tops of their trunks: 1 - the basic and mounted unit; 2 - Cutting working unit; 3 - rotating mechanism; 4 -longerons; 5, 6, 8 - control hydro cylinders; 7 - hydro-power station.
Результаты
Устанавливается машина на базовое подъемно-навесное устройство 1 (рис. 1), закрепленное на передней части рамы трактора класса 1.4 (МТЗ-80/82) перед его кабиной, и
НОВЫЙ СПОСОБ ... ОМОЛАЖИВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ 65
содержит режущий рабочий орган в виде дисковой пилы диаметром 1000 мм с приводом от гидромотора, четырехзвенный поворотный механизм, несущую раму с лонжеронами, базовое навесное устройство, управляющие гидроцилиндры и гидростанцию.
На конструктивно-технологической схеме агрегата показаны два положения режущего рабочего органа машины: А - при срезании деревьев; Б - при срезании вершин стволов (рис. 1).
Машина оснащена двумя самостоятельными приводными гидравлическими системами: первая - для управления перемещением режущего аппарата и вторая - для питания гидродвигателя режущего аппарата.
Первая система включает элементы тракторной гидросистемы: гидробак, шестеренчатый насос НШ-32, распределитель Я 75-33Р, масляный фильтр, гидрозамки и гидроцилиндры; вторая - дополнительную гидростанцию, включающую два параллельно соединенных насоса НШ-50 с приводом от заднего вала отбора мощности, масляный бак, фильтр, предохранительный клапан и гидромотор НПА-64.
Два симметрично расположенных по бокам трактора гидроцилиндра 5 (рис. 1) предназначены для управления подъемно-навесным устройством, два гидроцилиндра 6 - для установки пилы в горизонтальное положение, управляющий гидроцилиндр 8 - для поперечного перемещения режущего рабочего органа, а два гидрозамка 7 - для удержания пилы в нужном положении.
Распределитель Р-75-33Р, установленный на тракторе, позволяет регулировать скорость движения штока гидроцилиндра 8 в промежутке между положениями рукоятки распределителя «нейтральное» и «принудительное опускание» (Ксеневич, 1984) и, следовательно, автоматически управлять скоростью подачи пилы при изменении нагрузки на него в процессе пиления.
Мощность двигателя, которую можно использовать на привод дисковой пилы для срезания стволов деревьев Крез, примем равной полезной мощности на крюке трактора Ккр, характеризуемой величиной тягового коэффициента полезного действия трактора (Свирщевский, 1983)
N
ПТ = - 0.7, (1)
т N
е
где N6 - полезная мощность двигателя трактора.
Мощность двигателя трактора МТЗ-80, на который устанавливается разрабатываемая машина, — N£=59 кВт, тогда мощность, которую можно использовать для резания стволов деревьев, будет равна ^ез = Пт=59 0.7=41.3 кВт.
Затрачиваемая на пиление мощность в установившемся режиме (Амелицкий, 1978)
N = К Впроп Н V (2)
рез 60 -102 '
где К - удельная работа пиления дисковой пилой; Впроп - высота пропила; Н - ширина пропила; V - скорость подачи пилы, равная скорости движения агрегата.
Из приведенного уравнения определяется возможная ширина пропила бруса прямоугольной формы
N рез 60 -102
Н = - . (3)
К В V
проп
Для нахождения величины диаметра ствола дерева Б, которое можно срезать машиной при определенной скорости движения агрегата и мощности трактора, площадь квадратного бруса приравниваем к площади круглого сечения
ТТ2 пБ2 ^ ¡Н2 4
Н2 =-, откуда Б = д- . (4)
4 V п
В виду того, что срезание вершин стволов проводится при непрерывном движении агрегата, то для снижения скорости подачи пилы на трактор устанавливается ходоуменьшитель.
Для направленного повала срезанной древесины машина комплектуется двумя (разными) быстросъемными сталкивающими устройствами для деревьев и вершин стволов (рис. 2а, б), смонтированными на шатуне 6 параллелограмного механизма выше дисковой пилы, которые, кроме выполнения основной функции - сталкивания, препятствуют защемлению дисковой пилы в древесине при срезании деревьев и хаотичному падению срезанных частей дерева, в том числе на агрегат, при срезании вершин.
а) б)
Рис. 2. Сталкивающие устройства: а) для деревьев: 1 - сталкиватель; 2, 3 - кронштейн; 4 -амортизатор; 5 - пила; 6 - ствол дерева; б) для вершин стволов: 1 - вершина дерева; 2 - сталкиватель; 3 - вал шлицевой; 4 - втулка; 5 - гидропривод; 6 - балка; 7 - кронштейн; 8 - пила. Fig. 2. Push off devices: a) for the trees: 1 - jogger; 2, 3 - bracket; 4 - shock-absorber; 5 - saw; 6 - trunk of a tree; б) for the tops of stems: 1 - top of a tree; 2 - jogger; 3 - spline shaft; 4 - bush; 5 - hydraulic driver; 6 - beam; 7 -bracket; 8 - saw.
Проведена экспериментально-производственная проверка опытного образца машины для омолаживания защитных лесных насаждений (фото 1), выполняющего выборочное срезание деревьев и сплошное - вершин стволов. Проверки проводились в лесополосах ОНО «Волгоградское», которые включали вяз мелколистный и клен ясенелистный.
Агрегатировался опытный образец машины (табл. 1) с трактором МТЗ-82. Скорость движения агрегата во время испытаний составляла 1.0-2.5 км/ч.
а) б)
Фото 1. Вид машины при выполнении операции срезания: а) деревьев, б) вершин стволов. Еро1о 1. Type of the machine when cutting: a) trees, b) tree-tops.
Таблица 1. Техническая характеристика машины. Table 1. Technical chracteristics of the machine.
Характеристика Параметры
Тип устройства Навесное
Рабочие органы Пила дисковая 0 1000 мм
Количество пил, шт. 1
Частота вращения пилы, об/мин. 1000
Привод рабочих органов Гидравлический от гидростанции
Вылет рабочего органа в сторону от оси движения трактора, м 2.0
Высота подъема рабочих органов при пилении, м 0.1-3.2
Габариты машины, мм длина ширина высота 3300 1500 1300
Масса, кг 450
Обслуживающий персонал (тракторист), чел. 1
Производственные опыты (табл. 2) по омолаживанию усыхающих полезащитных лесных полос в Волгоградской области доказали перспективность предложенного способа. Обрезанные деревья за 2-3 года дали хорошую поросль размером до 4 м, что позволило лесополосам за это время восстановить свою проектную высоту и сформировать необходимую по плотности крону деревьев. Обрезка проводится в холодный период года 2-3 раза в течение жизни древостоя.
Таблица 2. Показатели работы машины. Table 2. Performance Machine.
Характеристики Показатели
Высота срезания от поверхности почвы, м деревьев/ вершин стволов кустарников 0.1-0.15 / 3.0-3.2 0.05-0.5
Диаметр места среза, м деревьев/ вершин стволов кустарников до 0.25 / 0.08 0.005-0.06
Качество среза Хорошее, без расщепов
НОВЫЙ СПОСОБ ... ОМОЛАЖИВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ
Выводы
В целом, описанные способ омоложения защитных лесонасаждений и техническое средство для его реализации дают значительную экономию затрат труда и материальных средств при создании и эксплуатации обновленных лесополос взамен усыхающих и намного сокращают время для оказания ими положительного влияния на окружающую среду в сравнении с вновь создаваемыми, а также получение повышенных урожаев сельскохозяйственных культур под их защитой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Амелицкий В.В., Любченко В.И. 1978. Справочник молодого станочника по деревообработке. М.: Высшая школа. С. 41-64.
Жданов Ю.М., Шульга В.Д., Хорошавин В.Н. Патент 2357408 РФ, МПК А0Ш 23/00. Способ омоложения защитных лесных насаждений в аридной зоне. ГНУ ВНИАЛМИ-№2007100603/12. 10.06.2009. М.: Бюл. изобретений №16. Ксеневич И.П. 1984. Тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82. М.: Колос. 141 с.
Рекомендации. Ведение хозяйства в защитных лесных насаждениях. 1986. М.: Россельхозиздат. 32 с. Свирщевский Б.С. 1983. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: Госиздательство сельхозлитературы. С. 163-165.
THE METHOD AND TECHNICAL EQUIPMENT FOR PROTECTIVE FORESTATIONS REJUVENATION IN ARID REGIONS OF COUNTRY
© 2011. Yu.M. Zhdanov, V.N. Horoshavin, V.D. Shulga, Yu.M. Koloskov
Russian SRI of agroforest Reclamation of Russian academy of agr. Sciences Russia, 400062 Volgograd, University Ave, d. 97. E-mail: vnialmi_nir@vlpost.ru
New method for increasing protective forestations longevity in arid regions to preserve their meliorative influence in adjoining agricultural lands is descriled in the paper is descriled, aeso a mechanism of new machine for forestations rejuvenation provited with a hydro-drive of a cutting operating unit and combined wifh a 1.4 class tractor by means of a special hanging-on equipment. Key words: method, rejuvenation of forestations, machine, hydro-drive.
