CC BY
157
УДК 630.232.33
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЛЕСНЫХ
ПИТОМНИКОВ Ф. В. Пошарников, В. С. Попов, В. Г. Свиридов
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
tolp@vglta.vrn.ru
Основной объем лесовосстановительных работ в нашей стране выполняется в основном посадкой сеянцев, которые выращиваются в лесных питомниках или теплицах. Процесс выращивания качественного посадочного материала весьма затратный, поскольку семена большинства лесных пород из-за трудности сбора и подготовки к посеву имеют большую стоимость, а в процессе выращивания лесопосадочного материала по разным причинам на получение одного стандартного сеянца расходуется большое количество семян (10-15 штук). Некоторые семена не дают всходов по причине повреждения в процессе посева и несоблюдения заданных требований к посеву в конкретных условиях, а из выращенных семян большая часть оказывается не стандартной. Все это -следствие неправильно выбранной технологии посева, несоответствие рабочих органов сеялок лесоводственным требованиям к посеву, не технологичность конструкции сеялок и их ненадежность [3].
Несмотря на преобладание высева в лесных питомниках мелких семян (ель, сосна и т.д.), возникает необходимость в посеве и более крупных семян. Среди них очень ценной породой является дуб, однако в последнем десятилетии качество дубрав резко ухудшилось. Это вызвано с тем, что возобновление дубрав происходит в основном
вегетативным способом (от пней), причем наблюдается уже 5-7 поколений таких деревьев. Качество дубрав можно повысить только за счет семенного возобновления [2]. Поскольку из-за сравнительно небольших объемов посева крупных семян нецелесообразно иметь специальные сеялки, то в лесных питомниках применяют универсальные сеялки, которые производят высев семян различных размеров - от самых мелких до самых крупных. К таким сеялкам можно отнести, например, сеялку СПН-4 и более современную СПП-3Ш.
Универсальная лесопитомниковая сеялка СПП-3Ш позволяет высевать все виды сыпучих лесных семян (мелких, средних и крупных) с улучшенной равномерностью распределения и заделки в открытом и закрытом грунте на ровной поверхности и грядах на почвах любых по типу и механическому составу, но свободных от корней, корневых и растительных остатков. Наличие у сеялки клиновидного планировщика, выглаживающего посевную ленту и удаляющего с ее поверхности растительные остатки, комки и подсохшие слои почвы, а также оригинальных бороздообразующих и заделывающих рабочих органов с применением специального редуктора, дающего возможность в широком диапазоне изменять норму высева семян, позволяет обеспечивать высокое качество
посева [4]. Данная сеялка выпускается серийно Лубненским заводом "Спецлесмаш" (Украина). В настоящее время готовится к выпуску модернизированная версия сеялки у нас в России.
Для высева мелких семян на сеялке СПП-3Ш используются катушечножелобчатые высевающие аппараты, а для высева крупных семян - катушечнолопастные. Однако эти высевающие аппараты не обеспечивают выполнение равномерного посева и требуют усовершенствования. Имеющиеся исследования по повышению равномерности высева крупных семян не позволили существенно улучшить качество высева, исключить повреждение семян или шли по пути значительного конструктивного усложнения. Также остается нерешенной
проблема высева несыпучих семян и семян в смеси с песком, т.к. для их высева наиболее подходят катушечно-штифтовые высевающие аппараты, но ни на одной серийно выпускаемой сеялке они не устанавливались, за исключением сеялок рационализаторов и опытных образцов.
После проведенного анализа известных конструкций высевающих аппаратов для высева лесных семян и на основе полученных результатов теоретических исследований, нами был разработан универсальный высевающий аппарат (рис. 1), на который был получен патент на полезную модель №105116 [1]. Он позволяет высевать как крупные сыпучие семена, так и несыпучие семена, а также семена в смеси с песком.
Рис. 1. Универсальный высевающий аппарат: а - вид сверху; б - вид сбоку; 1 - корпус; 2 - загрузочное окно; 3 - разгрузочное окно; 4 - вал; 5 - лопастная высевающая катушка; 6 - штифтовая высевающая катушка;
7 - перегородка; 8 - защитные пластины
Высевающий аппарат содержит корпус 1 с загрузочным окном 2 и разгрузочным окном 3, вал 4, установленный в подшипниковых узлах, с жестко закрепленными на нем двумя высевающими катушками - лопастной 5 и штифтовой 6 одинакового диаметра, разделенными между собой перегородкой 7, а с торцов снабженные защитными пластинами 8 того же диаметра, предназначенные для предотвращения просыпания материала между высевающими катушками 5, 6 и корпусом 1.
Высевающий аппарат работает следующим образом. Перед началом работы, с помощью перемещения вала 4, устанавливают в корпусе 1 лопастную 5 или штифтовую 6 высевающую катушку, в зависимости от типа высеваемых семян. Вал
4, получающий вращение от приводного колеса сеялки, вращает обе катушки. При этом семена, поступающие из бункера, размещенного сверху высевающего аппарата, через загрузочное окно 2, захватываются лопастями (штифтами) катушки и подводятся к разгрузочному окну 3, из которого попадают в семяпровод (на рисунке не показан).
Производственная апробация экспериментального универсального высевающего аппарата была проведена в Правобережном лесничестве учебно-опытного лесхоза ВГЛТА. Экспериментальный образец высевающего аппарата был установлен вместо одного из базовых высевающих аппаратов на сеялке СПП-3Ш (рис. 2). Результаты полевых испытаний представлены в табл. 1.
Рис. 2. Экспериментальный универсальный высевающий аппарат: а - установленный на сеялке СПП-3Ш; б - при проведении полевых исследований
Таблица 1
Результаты полевых испытаний экспериментального универсального и серийного высевающих аппаратов для посева семян средних и крупных пород
Показатели Аппараты
экспериментальный базовый СПП-3Ш
Диапазон регулирования нормы высева, г/пог.м 30...150 30...300
Семена каштана
Коэффициент равномерности kp 0,72 0,63
Процент поврежденных семян Цповр 0,6 0,8
Семена дуба черешчатого
Коэффициент равномерности kp 0,75 0,54
Процент поврежденных семян Цповр 1,2 2,3
В представленной таблице отмечена повышенная равномерность распределения высеваемых семян по площади питания и более низкий процент поврежденных семян при высеве экспериментальным высевающим аппаратом. Все это подтверждает правильность теоретических и лабораторных исследований по выбору параметров высевающего устройства.
Для получения качественного посадочного материла, влияет не только качество посева, но и уход за посевами в лесных питомниках, который является одной из важнейших технологических операций процесса дополнительной обработки почв. Ведь зарастание посевов отражается на качестве посадочного материала и является одной из причин их гибели.
Механизированный уход за посевами в питомниках является трудно решаемой задачей по ряду причин. Это небольшие междурядные расстояния, в посевах, затрудняющие размещение рабочих органов для прополки сорняков и рыхления почвы, из-за необходимости выдерживания не-
больших защитных зон. Посевные площади в некоторых питомниках невелики и орудия для междурядной обработки почвы имеют малые годовые загрузки, исчисляемые днями. Одним из способов уменьшения травмирования корней растений, а также сокращения затрат ручного труда является использование для этих целей комбинированных орудий. Поэтому логично предположить, что удачным является использование агрегата на базе сеялки с включением в нее рабочих органов для выполнения механизированного ухода за посевами [5].
Достоинством этого агрегата является то, что при проведении ухода сеялка седлает ту же посевную ленту, на которой ею выполнялся посев, и поэтому точно копирует расположение посевных рядков. Это позволяет добиться минимальных размеров защитных зон. Своевременное уничтожение сорной растительности, рыхление почвы создают оптимальные условия для внутрипочвенных процессов, обеспечивающих приживаемость и интен-
сивное развитие посаженых растений. Поэтому повышение этой технологической операции дает возможность увеличить эффективность уничтожения сорной растительности, снизить затраты ручного труда, исключить повреждение посевов и, тем самым, обеспечить выход качественного посадочного материала.
Для проведения исследований нами была предложена, разработана и обоснована рабочая секция с комбинированными
рабочими органами по уходу за посевами, которая устанавливается и работает на базе сеялки СПП-3Ш. Устройство с комбинированными рабочими органами (рис. 3) состоит из поводка 1, рамки 4 с жестко прикрепленной к ней опорной лыжей 5, грядиля 9 с поперечным брусом 2з к которому крепятся стрельчатая лапа 6, две ротационных мотыги 7 и пара ротационных рабочих органов 8.
Рис. 3. Устройство с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами:
1 - поводок; 2 - брус поперечный; 3 - стойка; 4 - рамка; 5 - опорная лыжа; 6 - стрельчатая лапа; 7 - игольчатый диск; 8 - ротационный рабочий орган; 9 - грядиль; 10, 11 - передняя и
задняя стойки
Грядиль с помощью передней и задней стоек 10, 11 соединен с рамкой 4. Стойки имеют цифровую разметку для установки глубины хода рабочих органов. Ротационно-зубовые рабочие органы 8 установлены на наклонных валах. Стрельчатая лапа через держатель соединяется с передней частью грядиля с помощью болта. В приспособлении устанавливались последовательно опорная лыжа, стрельчатая лапа, две игольчатых мотыги и пара установленных со смещением ротационных
зубовых рабочих органов [6].
Производственная апробация была проведена в лесном питомнике Подгорен-ского лесничества. Экспериментальный образец устройства для ухода за посевами был навешан на базовую сеялку СПП-3Ш, предварительно с которой были снята сошниковая группа. На рис. 4 представлено устройство для междурядной обработки посевов, которое позволяет вести междурядную обработку.
В ходе исследований было установ-
лено, что применение экспериментального устройства позволяет повысить качество рыхления почвы и уничтожения сорной растительности, на 93,2 %, снизить номенклатуру использованного оборудова-
ния. Обеспечивается снижение повреждения посевов до 2 %. Результаты качества работы устройства для междурядного ухода за посевами представлены в табл. 2.
Рис. 4. Устройство для междурядной обработки посевов на базе сеялки СПП-3Ш
Таблица 2
Техническая характеристика и показатели качества работы устройства для междурядного __________________________________ухода за посевами__________________________________
№ Наименование П оказатели
Единицы измерения Значение
1 Тип навесная
2 Агрегатирование кН 14
3 Привод рабочих органов - от реакции с почвой
4 Скорость движения устройства км/ч 2...4
5 Масса устройства для междурядного ухода за посевами кг 50
6 Г лубина обработки см. 0.6
7 Тип почвы и мех. состав - супесчаник
8 Влажность почвы % 24,6
9 Порода - сосна, дуб
10 Возраст посевов - двухлетние
11 Высота растений см 11±0,3
12 Твердость почвы МПа 0,20
13 Высота сорняков см 3±0,5
14 Количество сорняков на 1 м шт. 215
15 Уничтожение сорняков % 93,2
16 Повреждение и засыпание посевов % ,2 0
17 Качество рыхления почвы % 97,1
18 Коэффициент технической готовности - 0,94
Как видно из табл. 2, полевые испытания нового устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами работающего на базе сеялки СПП-3Ш показали достаточно хорошие результаты, что значительно повышает качество и эффективность ухода за посевами и тем самым позволяет повысить качество выхода посадочного материала.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что предложенные разработанные технические средства на базе сеялки СПП-3Ш по посеву и уходу за посадочным материалом в лесных питомниках играют большую роль в комплексной механизации этих процессов. Так как эти орудия повышают универсальность используемой сеялки, что снижает её окупаемость и расширяет диапазон работы, а также отпадает необходимость в использовании дополнительных орудий по уходу за сеянцами, что приводит к достаточной экономической выгоде. Это особенно важно, если учитывать небольшие площади посевов в лесных питомниках.
Библиографический список
1. Пат. 105116 РФ и1 РФ, МПК А01С 7/12. Универсальный высевающий аппарат / Ф.В. Пошарников, В.С. Попов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. №
2010153023/21; заявл. 23.12.2010; опубл. 10.06.2011. Бюл. №16.
2. Пошарников Ф.В. Новые способы и технологические средства для высокоэффективного посева лесных семян в питомнике // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2000. № 3. С. 105-112.
3. Пошарников Ф.В. Перспективы применения точного посева лесных семян в питомниках // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2000. № 3. С. 112-116.
4. Пошарников Ф.В. Лесные сеялки (теория, расчет, исследования и испытания) / моногр. - Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА» - Воронеж, 2007. 440 с.
5. Пошарников Ф.В., Свиридов В.Г. Эффективная обработка междурядий в лесных питомниках // Лесопромышленная логистика и информационные системы лесного комплекса: материалы Международной научно-технической конференции. СПбЛТА. СПб., 2003. С. 154-158.
6. Пошарников Ф.В., Свиридов В.Г., Филичкина М.В. Механизированный уход за посевами устройством с комбинированными рабочими органами // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления : межвузовский
сборник научных трудов / под ред. В. С. нию, ГОУ ВПО "ВГЛТА" Воронеж, 2005.
Петровского. Фед. агентство по образова- Вып. 10. С. 170-172.
