Научная статья на тему 'Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения'

Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
485
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Лесотехнический журнал
ВАК
AGRIS
RSCI
Ключевые слова
ВОЗДЕЙСТВИЕ / ПОЧВА / ПОДРОСТ / НАСАЖДЕНИЯ / ТРАКТОРЫ / ЛЕСОСЕЧНЫЕ МАШИНЫ / УДАЛЕНИЕ ПНЕЙ / УХОД ЗА КУЛЬТУРАМИ / IMPACT / SOIL / UNDERGROWTH / PLANTATIONS / TRACTORS / LOGGING MACHINES / STUMP REMOVAL / CARE OF CULTURES

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Бартенев Иван Михайлович, Драпалюк Михаил Валентинович

Рассмотрены последствия, возникающие в процессах лесозаготовки, рубок ухода и расчистки вырубок, которые оказывают вредное воздействие на лесную среду. К ним относятся образование глубокой колеи и трелевочных волоков; локальное уплотнение почвы, образование микропонижений и заболачивание; разрушение структуры, удаление гумусового горизонта и снижение плодородия почв; возникновение процессов водной эрозии; деформация и обрыв корней растущих деревьев; снижение прироста лесных культур, уничтожение подроста ценных пород; обдир коры, поломка сучьев и веток остающихся деревьев на корню. Предложены способы снижения вредного воздействия машин и рабочих органов на почву, подрост и древостой на корню, которые объединены в пять групп снижение уплотняющего и разрушающего воздействия движителей трактора и лесосечной машины на почву; усовершенствование конструкции тракторов и лесосечных машин; совершенствование технологии лесозаготовок и рубок ухода; улучшение технологии удаления пней, подготовки почвы и ухода за культурами; разработка и применение комбинированных машин и агрегатов. Указаны пути реализации отмеченных способов экологизации процессов взаимодействия машин с окружающей средой путем комплексного решения проблемы, включающего вопросы технологии рабочих процессов и операций, конструкции тракторов и машин, повышения профессионального уровня работающих в лесном комплексе. Особое внимание обращено на совершенствование технологий лесозаготовительных и лесовосстановительных работ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Reducing the harmful effects of forest harvesting machines and tractors on the soil and plantations

We consider the consequences that arise in the process of logging, improvement cutting, and clearing of cuttings, which have harmful effects on the forest environment. These include the formation of deep track and skid trails, local soil compaction, formation of microdepressions and waterlogging, the destruction of the structure, the removal of the humus horizon and soil loss, the emergence of the processes of water erosion, deformation and breakage of the roots of growing trees, reducing growth of forest plantations, the destruction of undergrowth of valuable species, stripping the bark, broken branches and branches of trees remaining on the root. Ways of reducing the harmful effects of machines and workers of the soil, undergrowth and stand on a root, which are combined into five groups reducing sealing and damaging effects of propeller of the tractor and harvesting machine on the ground, improving the design of tractors and harvesting machines, improving the technology of harvesting and improvement cutting; improvement of stumps disposal technology, soil preparation and care of cultures, the development and application of combined machines and units are suggested. The ways of implementation of mentioned ways of ecologization of processes of interaction of machines with the environment through an integrated solution that includes the issues of technology and operations of work processes, construction of tractors and machinery, professionalization of workers in the forestry sector. Particular attention is paid to improving the technology of logging and reforestation.

Текст научной работы на тему «Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения»

УДК 630*377.44

СНИЖЕНИЕ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ И ЛЕСОСЕЧНЫХ

МАШИН НА ПОЧВУ И НАСАЖДЕНИЯ И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

michael1@yandex.ru

Главными критериями оценки проходимости и маневренности лесных машинно-тракторных агрегатов являются минимальное воздействие на почву и напочвенный покров, подрост ценных древесных пород, корни и стволовую часть оставшихся расти насаждений. Вредное воздействие движителей колесных и гусеничных машин, работающих в лесу, характеризуются процессами и последействиями, которые представлены на схеме (рис. 1).

Известный тезис Г.Ф. Морозова «рубка - синоним возобновления» означает, что нельзя рубить лес такими способами, при которых не обеспечивается его успешное лесовосстановление. Затраты на лесовосстановление и успешность лесных культур находятся в прямой зависимости от того, что оставляют после себя лесозаготовители.

Отечественные лесозаготовители, в основном, вооружены громоздкой и тяжелой техникой. При машинной заготовке древесины применяются валочная машина ВМ-4, валочно-пакетирующая машины ЛП-19А, ЛП-19Б, валочно-трелевочная машина ВТМ-4, сучкорезные машины ЛП-30Б (ЛП-30Г), ЛП-49, ЛП-33 и ЛО-72, трелевочные тракторы гусеничные ТДТ-55,

ТТ-4М, ТЛТ-100 и колесные ЛТ-157.

На технологическое обслуживание одной валочно-пакетирующей машины требуется две сучкорезные и три-четыре трелевщика. Следовательно, в составе только одной бригады находится 6-7 единиц техники суммарной мощностью не менее 500 кВт и общей массой 100-120 тонн. Сосредоточение всей этой техники на лесосеке повергает природу в «стрессовое» состояние.

Вырубка после ухода лесозаготовителей представляет собой настоящее «побоище» человека с природой. Вся территория истерзана глубокой колеей и трелевочными волоками, на 90-93 % которой уничтожен подрост ценной породы (сосна, ель и др.). Уплотняется и минерализуется почва примерно на 65-70 % территории вырубки [8].

В современных условиях в роли лесозаготовителя выступают многочисленные арендаторы, которые не имеют ни специалистов лесного дела, ни специальной лесной техники. Они используют всякую подручную технику под девизом «минимум затрат - максимум прибыли» и этим самым наносят еще больший вред природе.

Рис. 1. Схема процессов и последствий воздействия применяемых технологий и машин на

лесосечных работах и расчистке вырубок

Лесовосстановителям оставляются вырубки, территории которых претерпевают существенные негативные изменения (см. рис. 1): снижение плодородия почвы; практически полное уничтожение поросли ценных древесных пород. Кроме этого территория вырубки насыщена пнями, корнями и погруженными в почву древесными остатками разного размера. Перед лесокультурниками стоит задача, путем системы определенных мер, снизить вредное воздействие лесозаготовительной техники на почву, снивелировать пятнистость в величинах параметров, характеризующих ее физико-механические и технологические свойства; произвести корчевание пней, удаление корней и порубочных остатков.

Корчевание пней еще больше усиливает негативные последствия сплошной концентрированной рубки. Вместе с выкорчеванными пнями удаляется плодородный слой почвы, движители корчевателей, в связи с превышением сопротивления пней их удалению касательной силы, развиваемой гусеницами трактора, буксуют и образуют глубокую колею, уплотняют и разрушают структуру почвы. После корчевки образуются подпневые ямы, которые затем при обработке почвы частично засыпаются, но все-таки остаются микропонижения, являющиеся зоной локального заболачивания, последующего вымокания и причиной гибели культур [1, 2, 5].

Теорией и практикой выработаны различные способы снижения вредного

воздействия тракторов и агрегатируемых с ними машин на почву, подрост ценных пород, остающийся на корню древостой и лесные культуры, которые можно представить в виде схемы (рис. 2).

Снижение уплотняющего воздействия движителей тракторов и агрегатных лесосечных машин достигается за счет уменьшения удельного давления, имеющего место в зоне контакта колес и части траков гусеничной ленты под опорными катками с почвой [3, 5].

К способам, снижающим вредное воздействие колесных движителей на почву, относятся применение широкопрофильных шин (600-700 мм) сверхнизкого давления (15-20 кПа), установка колес одинакового размера попарно по схеме «тандем» с приводом на каждое из них, быстросъемных эластичных гусеничных лент. Активный привод всех колес по схемам 4 к 4, 6 к 6 и 8 к 8 увеличивает силу тяги трактора до 40 %, то есть можно конструировать тракторы меньшей массы [2].

При применении быстросъемных гусеничных лент на колесных тракторах и агрегатных машинах снижается удельное давление в кратное число раз. Например, удельное давление колесного харвестера «Локомо-999» и форвардера «Вальмет-866К» (Финляндия) составляет соответственно 149 и 118 кПа. После установки гусеничных лент на каждую пару колес тан-демной тележки давление снижается до 36 и 31 кПа, то есть в 4,1 и 3,8 раза, и оно меньше допустимого значения (50 кПа).

Рис. 2. Схема способов снижения вредного воздействия техники на окружающую среду 64 Лесотехнический журнал 1/2012

Что касается гусеничных движителей, то снижение и выравнивание удельных давлений под опорными катками и в межкатковых ветвях гусеничной ленты возможно, применив ряд конструктивных решений. К этим решениям относятся обеспечение оптимального отношения расстояния между осями вращения соседних катков к шагу гусеницы, /¿/¿<1,7 [6], установка опорных катков в большем количестве и в два ряда в шахматном порядке, применение пневмометаллических гусениц.

Также имеют важное значение повышение сцепных качеств движителей с почвой, рациональная развесовка массы трактора (60 % на передний мост и 40 % на задний); модульный принцип построения агрегатных машин, состоящих из энергетического и технологического модулей, соединенных между собой шарнирно и установленных на индивидуальных активных движителях колесных или гусеничных; энергонасыщение тракторов с тем, чтобы выполнять технологические операции за счет мощности двигателя, передаваемой через движители и валы отбора мощности. Последнее снижает буксование движителей.

Большой ресурс в решении вопроса снижения вредного воздействия на окружающую природу заложен в разработке и широком применении комбинированных агрегатов, машин и рабочих органов. Они сокращают в кратное число раз количество проходов по площади и по одному следу.

Так харвестер заменяет валочную, сучкорезную машины, рабочего - раскряжевщика и подтрелевщик сортиментов, а в

паре с форвардером 5-7 агрегатных лесосечных машин, каждая из которых специализирована на выполнении только одной отдельной операции.

Харвестеры и форвардеры находят широкое применение не только на сплошных рубках, но и на многоприемных постепенных и рубках ухода (прореживание, проходные и санитарные рубки). Они, осуществляя сортиментную заготовку древесины, обеспечивают выполнение требований, как сохранность подроста не ниже 70-80 %, минерализация почвы не более 20 %, повреждения остающихся деревьев на корню не выше 3 % [7].

Культиваторы комбинированные КУН-4, ПРВМ-3 с приспособлением ПРВМ-11000, КСГ-5, КЛП-2,5 и ряд других, выполняющих одновременно уход в междурядьях и рядах лесных культур, то есть количество проходов сокращается в два раза. А это очень важно, поскольку движители трактора перемещаются на малом расстоянии от рядков культур, производя каждый раз уплотнение почвы и ухудшая условия роста растений.

Еще большее значение приобретает отказ от корчевания пней и переход на удаление надземной части их на уровне поверхности почвы или ниже на глубине до 20-40 см. В этом случаи пни удаляются различными способами - скусывание, срезание, высверливание, фрезерование в радиальном направлении или дробление вдоль волокон. В каждом из этих способов пни удаляются за счет энергии двигателя трактора, передаваемой через вал отбора мощности [5].

В результате исключаются разруше-

ние структуры и уплотнение почвы, удаление верхнего слоя и затрат, связанных с очисткой выкорчеванных пней от почвы, погрузкой и вывозом их за пределы территории, а также работы по планировке поверхности. Территория превращается в поле, позволяющее применять тракторы не только лесные, но и общего сельскохозяйственного назначения разного класса тяги, производить сплошную обработку почвы дисковыми и фрезерными орудиями, создавать лесные культуры параллельными рядами с заданной шириной междурядий.

Таким образом, существует достаточно много способов снижения и даже исключения вредного воздействия на окружающую среду при выполнении лесозаготовительных работ. Все способы сводятся к совершенствованию применяемых и созданию новых прогрессивных технологий и перспективных средств механизации, а также к повышению профессионального уровня работающих в лесном комплексе.

Библиографический список

1. Бартенев И.М. Испытания лесо-культурных машин в горных лесах // Лесо-хоз. инф. 1967. № 17. С. 7-9.

2. Бартенев И.М., Винокуров В.Н. Экологизация технологий и лесной техники // Лесное хоз-во. 1992. № 4-5. С. 5-7.

3. Бартенев И.М., Прядкин В.И. К вопросу удельного давления гусеничного трактора на почву // Лесное хоз-во. 1996. № 4. С. 47-49.

4. Бартенев И.М. О совершенствовании конструкции гусеничного движителя лесных тракторов // Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы: международ. науч. конф. Петрозаводск, 2001. С. 21-23.

5. Конструкция и параметры машин для расчистки лесных площадей: монография / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков [и др.]. - М.: Флинта: Наука. 2007. 208 с.

6. Ляско М.И., Рубенчик Е.В. Влияние ¡к/1 и схемы подвески опорных катков на распределение удельных давлений по длине гусеницы // Реф. сб., серия «Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы». М.: 1979. Вып. 7. С. 78-85

7. Набатов Н.М. Методические рекомендации по применению постепенных рубок в Центральном экономическом районе Европейской части СССР. - М.: 1982. 32 с.

8. Санников Ю.Г., Баринцев А.С. Сравнительная оценка влияния на почву агрегатов на гусеничной и колесной базе // Лесохимия и подсочка. 1981. № 5. С. 1516.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.