Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Краткий курс лекций

Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле

Саратов 2014

Рецензенты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заведующая кафедрой «Растениеводство и лесное хозяйство»

ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»,

В.А. Гущина

кандидат технических наук, доцент,

начальник лесотехнического отдела ННИО «Волжский институт леса»

М.В. Лушников

Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле: краткий курс лекций для студентов I курса направления подготовки 250100.68 Лесное дело / Д.В. Есков // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2014. - 65 с.

Краткий курс лекций по дисциплине «Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле» составлен в соответствии с программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 250100.68 Лесное дело. Краткий курс лекций содержит теоретический материал по основным вопросам механизации лесного хозяйства и направлен на формирование у магистрантов знаний об основных современных машинах, механизмах и оборудовании для выполнения технологических процессов в лесохозяйственном производстве. Материал ориентирован на вопросы профессиональной компетенции будущих магистров лесного дела.

СОДЕРЖАНИЕ

механизация лесохозяйственная лесное дело

Введение

Лекция 1. Механизация лесохозяйственной деятельности и машины для обработки почвы

1.1 Предмет, цели и задачи изучения дисциплины

1.2 Технологические процессы в лесном хозяйстве, механизация лесохозяйственной деятельности и классификация лесохозяйственных машин

1.3 Орудия и машины для обработки почвы

Лекция 2. Машины и приспособления для сбора и обработки лесных семян, посевные и лесопосадочные машины

2.1 Машины и приспособления для сбора и обработки лесных семян

2.2 посевные и лесопосадочные машины

Лекция 3. Машины и технологическое оборудование для полива, внесения удобрений и химической защиты леса

3.1 Машины и технологическое оборудование для полива

3.2 Машины для внесения удобрений в почву

3.3 Машины для борьбы с вредителями и болезнями леса

Лекция 4.Машины и оборудование для расчистки площадей, профилактики и борьбы с лесными пожарами

4.1 Машины для расчистки лесных площадей

4.2 Машины для профилактики и борьбы с лесными пожарами

Лекция 5. Машины, механизмы для заготовки и обработки древесины. Средства малой механизации в лесном деле

5.1 Технологии лесосечных работ и трелевки древесины

5.2 Конструкции, технические характеристики машин и орудий для валки, транспортировки и предварительной обработки древесины

5.3 Виды пиломатериалов, классификация деревообрабатывающих станков и заточного оборудования

Лекция 6. Контроль использования машин в лесном деле. Организация эксплуатации машинно-тракторного парка (МТП) в лесном деле

6.1 Классификация, комплектование и эксплуатационные показатели машинно-тракторных агрегатов в лесном деле

6.2 Показатели использования машинно-тракторных агрегатов

6.3 Система технического обслуживания (ТО) в лесном деле

Список литературы

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Леса России представляют собой экологический каркас биосферы не только нашей страны, но и всего северного полушария планеты (24 % площади лесов и 25 % древесных запасов мира принадлежат нашей стране). В России леса занимают 69% площади суши - более 1150 млн га. Леса играют ключевую роль среди природных богатств нашей страны и являются уникальным возобновляемым ресурсом. В лесах России растет более 570 видов деревьев, свыше 1050 видов кустарников и 53 вида лиан. Согласно данным исследования российского рынка лесозаготовки и лесопереработки, общий запас древесины Российской Федерации (РФ) составляет 83,1 млрд. м³. До 75% всего запаса древесины приходится на Сибирь и Дальний Восток, однако доля этих районов в заготовке древесины не превышает 40%.

Ежегодный объём промышленного прироста древесины составляет около 1 млрд. м³, допустимый объём изъятия древесины - 626 млн м³ в лесах различного целевого назначения от всех видов рубок, в том числе в порядке выборочных рубок - 108 млн м³.

Поэтому обеспечение рационального, неистощительного использования лесных ресурсов, их охрана и воспроизводство - это национальная и глобальная проблема не только России, но и всего человечества.

На современном этапе лесное хозяйство России - это комплексная, многофункциональная отрасль хозяйства, первоочередной задачей которой является сохранение и создание на землях лесного фонда высокопродуктивных, качественных, биологически устойчивых, оптимального видового и возрастного состава лесов и лесной фауны, отвечающих высоким экологическим, социальным и экономическим потребностям общества и государства.

В лесном хозяйстве повышение производительности труда, снижение стоимости работ и повышение их качества могут быть достигнуты только путем механизации и автоматизации отдельных трудоемких производственных процессов и более эффективного использования техники.

Парк машин для лесного дела включает в себя более 500 наименований специальных, общего назначения и заимствованных из других отраслей машин, механизмов и другого технологического оборудования. Задача специалистов - обеспечить экономичное и высокопроизводительное их использование.

Кроме того, в нашей стране учеными и практиками лесного машиностроения постоянно решаются задачи комплексной механизации лесохозяйственного производства, разрабатываются перспективные системы машин для лесного дела. Для усиления технической подготовки магистров лесного дела и предназначена дисциплина ««Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле».

Переход предприятий лесного хозяйства на работу в рыночных условиях требует от специалистов лесного дела более детального обоснования комплекса машин в каждом хозяйстве, который обеспечивал бы полную механизацию всех производственных процессов.

ЛЕКЦИЯ 1. Механизация лесохозяйственной деятельности

1.1 Предмет, цели и задачи изучения дисциплины

В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 250100.68 «Лесное дело» дисциплина «Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле» относится к дисциплинам вариативной (профильной) части профессионального цикла.

Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами при получении высшего профессионального образования по направлениям подготовки бакалавриата и является базовой для изучения дисциплины «Оптимизация многоцелевого лесопользования».

Цель освоения дисциплины «Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле» - формирование навыков соблюдения технологической дисциплины и профессиональной эксплуатации машин, механизмов и современного специализированного технологического оборудования.

Задачи изучения дисциплины:

- усвоить принципы применения средств механизации в лесном деле;

- уяснить особенности применения машин и современного технологического оборудования в различных лесорастительных условиях;

- понять особенности организации труда в разных технологических процессах с применением различных механизированных технических средств;

- усвоить методику комплектования машинно-тракторного парка лесохозяйственного предприятия с учетом научно обоснованных технологических процессов;

- научиться производить технико-экономические расчеты, обосновывающие эффективность внедрения технологических комплексов машин.

Дисциплина «Машины, механизмы и современное технологическое оборудование в лесном деле» направлена на формирование у студентов общекультурной компетенции: «способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) - ОК-7» и профессиональной компетенции: «готовностью к осуществлению контроля за соблюдением технологической дисциплины и правильной эксплуатацией технологического оборудования, сооружений инфраструктуры, поддерживающей оптимальный режим роста и развития растительности на объектах лесного комплекса - ПК-9)».

В результате освоения дисциплины студент должен:

- знать: основные параметры конструкций и режимы работы машин, принципы комплектования и эксплуатации специализированных лесохозяйственных агрегатов и приборов, эксплуатационно-технологические свойства сооружений инфраструктуры при проведении лесохозяйственных, лесокультурных и противопожарных мероприятий.

- уметь: осуществлять контроль за соблюдением технологической дисциплины и правильной эксплуатацией технологического оборудования и сооружений инфраструктуры, поддерживающей оптимальный режим роста и развития растительности на объектах лесного комплекса.

- владеть: навыками эксплуатации, обслуживания и ремонта современных машин, механизмов, специализированного технологического оборудования, приборов и сооружений инфраструктуры при работах в лесном и лесопарковом хозяйстве.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 академических часа), из них аудиторная работа - 48 часов (в т.ч. лекции - 12 часов, лабораторные - 36 часов), самостоятельная работа - 60 часов).

1.2 Технологические процессы в лесном хозяйстве, механизация лесохозяйственной деятельности и классификация лесохозяйственных машин

Технологическим процессом называется способ или совокупность способов обработки материала с помощью тех или иных технических, физических или химических средств с целью качественного изменения его состояния.

Технология механизированных лесохозяйственных процессов включает:

- агротехнические требования, которые необходимо соблюдать при выполнении данного процесса;

- выбор агрегатов и подготовку их к работе;

- выбор способа, скорости и направления движения агрегата;

- выбор способа организации работ;

- учет и контроль качества работы; технику безопасности и противопожарные мероприятия.

Технологический процесс состоит из отдельных частей - операций. Операция, при которой происходит изменение формы, размеров и состояния объекта труда, называется технологической. Операция, при которой объект труда лишь перемещается с одного рабочего места на другое, т. е. изменяет координаты расположения в пространстве, называется переместительной (трелевка, погрузка и др.). Чем меньше переместительных операций, тем совершеннее технологический процесс.

Совершенство технологического процесса во многом зависит от того, насколько он рационально построен. Обоснованная технология работ предусматривает соблюдение основных принципов рациональной организации производственных процессов: пропорциональности, своевременности, ритмичности, поточности и непрерывности.

Механизация рабочих операций технологических процессов на лесохозяйственных работах обеспечивается применением однооперационных или многооперационных машин. В первом случае каждая машина выполняет одну операцию. Механизация работ в этом случае достигается применением системы машин. Во втором случае - одна машина выполняет одновременно несколько операций.

Система машин - совокупность различных машин и приспособлений, взаимно увязанных в технологическом процессе по своим технико-экономическим, эксплуатационным показателям и обеспечивающих последовательность выполнения основных и дополнительных операций рабочих процессов.

Применение систем машин на лесохозяйственных работах позволяет более рационально и полно их использовать, а следовательно, повышать производительность, улучшать техническое обслуживание техники и текущий ремонт; обеспечивать наиболее полное соответствие лесохозяйственной техники природно-производственным условиям.

Чтобы система машин была эффективной в данных конкретных природно-производственных условиях, она должна формироваться с соблюдением следующих основных условий:

- база машин и оборудования в системе должна быть по возможности однотипной, что позволит лучше организовать их техническое обслуживание и текущий ремонт;

- производительность машин и оборудования в системе должна быть равной или кратной, и они должны быть эффективными при данном объеме производства. Это обеспечит полную загрузку машин и уменьшит затраты на выполнение единицы работы;

- машины и оборудование, включаемые в систему, по своим конструктивным и технологическим параметрам должны соответствовать данным природно-производственным условиям, т. е. рельефу местности, почвенно-грунтовым и лесорастительным условиям;

- при формировании машин и орудий в системы необходимо использовать как существующие, так и перспективные лесохозяйственные машины и оборудование, что позволит планировать своевременную замену устаревшей техники в системе.

Основной задачей механизации процессов лесохозяйственной деятельности является ее экологизация и повышение экономической эффективности производства на основе внедрения передовой техники и технологии.

В настоящее время в лесном хозяйстве работают тысячи автомобилей, тракторов, плугов, бензопил и большое количество других различных орудий. Однако при современных объемах лесохозяйственных работ этого количества технических средств уже недостаточно. На многих видах работ нет еще машин, выполняющих все рабочие операции, а количество и качество ряда машин еще не удовлетворяет резко возросших потребностей лесного хозяйства.

В ближайшие годы необходимо более интенсивно внедрить в производство современные эффективные машины и орудия для комплексной механизации всех работ в лесном хозяйстве: по подготовке почвы под культуры, по посеву и посадке леса, уходу за лесными культурами, выращиванию посадочного материала, заготовке лесных семян, борьбе с лесными пожарами, лесозащите и т. д. Исходя из применяемых технологических процессов в лесном хозяйстве и номенклатуры выпускаемых технологических машин и механизмов для реализации этих процессов, комплектование систем машин может производиться по вариантам технологических процессов лесохозяйственных работ.

Пример технологических операций и комплекса машин для технологического процесса создания и выращивания лесных культур приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Система машин для технологического процесса выращивания лесных культур

Машины и орудия, используемые в лесном хозяйстве, классифицируют по назначению, способу выполнения работ, принципу действия, способу соединения с энергетическим средством. Всего в лесном хозяйстве применяют более 150 наименований специальных 11 лесных машин и орудий и не менее 150 наименований машин и орудий общего назначения или заимствованных из других отраслей (бульдозеров, экскаваторов, сельскохозяйственных плугов, культиваторов и др.). По назначению машины и орудия в системе машин объединены в следующие группы (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 - Классификация лесохозяйственных машин и механизмов

1.3 Орудия и машины для обработки почвы

Способы и виды обработки почвы, лесотехнические требования, предъявляемые к орудиям и машинам

Обработка почвы в лесном хозяйстве осуществляется двумя способами: сплошным и частичным. В первом случае охватывается вся площадь и создается однородный агрофон, во втором - обработка производится бороздами, полосами или площадками. Частичная обработка почвы распространена на вырубках и участках с естественным возобновлением, сплошная - в питомниках, при создании плантационных культур и полезащитных полос.

Наиболее распространенные технологические схемы обработки почвы на вырубках приведены на рисунке 1.2.



а - плугами ПКЛ-70А, ПЛБ-0,7, ПЛБ-1; б - плугом ПКЛ-70А с одноотвальным корпусом; в - фрезой лесной ФЛУ-0,8 и машиной фрезерной МЛФ-0,8; г - плугом дисковым ПДВ-1,5; д - плугом лесным ПЛМ-1,5; е - фрезой шнековой ФЛШ-1,2; ж - плугом лесным ПЛ-2-50; и - плугами ПЛО-400, ПШ-1

Рисунок 1.2 - Технологические схемы обработки почвы

Применяются три основных вида обработки почвы.

Обработка почвы путем создания микропонижений осуществляется бороздами, ямками, площадками. Их целесообразно создавать в очень сухих и сухих условиях местопроизрастания. Одна из основных задач такой обработки - повышение влажности почвы и снижение температурного воздействия в посадочном месте.

Обработка почвы бороздами самый распространенный способ частичной обработки при создании лесных культур.

На площадях, где развит травяной покров, двухотвальным плугом производят нарезку борозд (рисунок 1.2, а, б) глубиной 8-10 см; на задернелых вырубках с дренированными супесчаными и суглинистыми почвами - глубиной 10-15 см. На старых невозобновившихся вырубках борозды нарезают через 3 м, а на свежих - через 4-5 м.

Обработка почвы созданием микроповышений производится на почвах с сезонным переувлажнением и избыточным увлажнением. В этих условиях растения страдают от избытка влаги и недостатка кислорода. Одно из непременных условий агротехники при образовании микроповышения - плотность прилегания пласта к подстилающей его поверхности почвы.

На вырубках с влажными (временно переувлажняемыми) суглинистыми почвами обработку почвы производят микроповышениями в виде гряд (рисунок 1.2, г, д, е) или пластов (рисунок 1.2, а, ж).

В зависимости от условий высота микроповышений должна быть 15-30 см, ширина - не менее 50 см, а расстояние между серединами микроповышений - не более 5 м.

На сырых и влажных почвах прокладывают осушительные канавы (рисунок 1.2, и) с одновременным образованием пластов под посев или посадку лесных культур. Применяют плуги-канавокопатели и специальные шнековые плуги, отодвигающие пласты от бровки канавы для последующих проходов трактора.

Обработка почвы вровень с ее поверхностью применяется на почвах с нормальным увлажнением, когда воздушный и водный режимы благоприятно сочетаются. Такие условия складываются на вырубках со свежими слабозадернелыми супесчаными и легкосуглинистыми почвами. Почву необходимо рыхлить полосами (рисунок 1.2, в) на глубину 10-15 см с одновременным перемешиванием подстилки и минерального слоя. Расстояния между полосами 3-5 м.

Для каждой почвообрабатывающей машины разработаны агротехнические и лесотехнические требования, которые предписывают, какую работу она должна выполнять в процессе эксплуатации.

Общие требования к технологическим процессам основной обработки почвы следующие:

- отклонение среднеарифметической величины фактической глубины пахоты от заданной не должно превышать ± 5 % на ровных участках и ± 10 % на неровных. Отклонение ширины захвата плуга от конструктивной допускается до ± 10 %;

- при нарезке борозд необходимо добиваться прямолинейности и полного оборота пласта, а также контакта его нижней поверхности с поверхностью почвы;

- сорные растения и удобрения должны запахиваться на глубину не менее 15 см от поверхности почвы;

- при поверхностной обработке почвы не допускаются отклонения более чем на ± 1 см от заданной глубины обработки;

- на обработанном поле в посевном отделении питомника не должно быть гребней выше 3-5 см и комков почвы диаметром более 3-4 см;

- при уходе за посевами сорняки должны быть полностью уничтожены при минимальном повреждении культурных растений.

По способу обработки почвы машины и орудия делятся на три группы: для основной обработки почвы, специального назначения и для поверхностной обработки почвы. К первой группе относятся: тракторные плуги общего назначения; плуги-рыхлители и плоскорезы для безотвальной вспашки. Во вторую группу входят: плуги лесные, кустарниково-болотные, плантажные и садовые; фрезы для обработки почвы на осушенных болотах и вырубках; ямокопатели и др. К третьей группе относятся: бороны зубовые, дисковые, сетчатые; лущильники; катки; культиваторы.

По способу агрегатирования с трактором почвообрабатывающие машины и орудия бывают навесные, полунавесные и прицепные.

Навесные машины прсоединяются к навесной системе трактора и при переездах поднимаются целиком в транспортное положение. У полунавесных орудий при переводе в транспортное положение поднимается только передняя часть машины, а оставшаяся часть опирается на колеса. Прицепные машины имеют собственное шасси.

Основные преимущества навесных машин перед прицепными: меньшее число узлов и деталей, меньшая масса (на 40-50 %); большая маневренность; более легкие обслуживание и регулировки.

Плуги и их рабочие органы

Плуги классифицируются по типу рабочих органов, назначению, числу корпусов, по скорости обработки и по принципу работы.

Отвальные (лемешные) плуги получили самое широкое распространение в лесном хозяйстве. Дисковые применяются для обработки почв на вырубках, на сухих твердых и переувлажненных почвах. Комбинированные плуги представляют орудия, у которых вместо одного из рабочих органов (отвала, предплужника, почвоуглубителя) ставится фреза или ротор, предназначенные для улучшения рыхления почвы.

В зависимости от способа присоединения к трактору плуги бывают навесные, полунавесные и прицепные.

Рисунок 1.3 - Классификация плугов

Рабочие органы лемешного плуга. Основной рабочий орган плуга - это корпус, который состоит из лемеха, отвала, полевой доски и стойки. Лемех и отвал образуют рабочую поверхность корпуса плуга.

Вспомогательные части плуга. К вспомогательным частям плуга относятся: рама, опорное колесо, механизмы подъема, предплужник, черенковый нож, дисковый нож.

Рама служит для крепления всех узлов плуга, а также для приложения к ней тягового усилия.

Колеса служат для опоры на почву во время работы или транспортировки (полунавесных и прицепных) плугов и регулировки глубины вспашки.

Навеска служит для присоединения плуга к трактору, оборудованному гидравлическим подъемным механизмом. Навеска у плугов обычно трехточечная для обеспечения жесткости соединения плуга с трактором.

Предплужник срезает верхний небольшой слой почвы с сорняками. Он представляет собой небольшой корпус без полевой доски шириной 2/3 захвата основного корпуса, крепится к раме плуга впереди основного корпуса.

Черенковый нож используется на лесных, плантажных и кустарниково-болотных плугах для разрезания пласта и мелких корней во время вспашки и выноса на поверхность корневых остатков.

Дисковый нож - это стальной диск чаще всего толщиной 4 мм и диаметром 390 мм. Он установлен на оси и вращается в ступице на шарикоподшипниках.

Корпус плуга характеризуется углами установки лемеха ко дну и стенке борозды, формой рабочей поверхности, шириной захвата и глубиной обработки почвы. Одним из значимых показателей работы лемешного плуга является оборачиваемость пласта почвы.

Наиболее широкое распространение в лесном хозяйстве имеют плуги общего назначения ПЛН-3-35, ПЛН-4-35, ПЛН-5-35, ПЛН-6-35. Агрегатируются эти плуги в зависимости от количества корпусов с тракторами МТЗ-80/82, ДТ-75, Т-150, Т-150К. Ширина захвата составляет 90-210 см, производительность 0,7-1,5 га/ч.

На вырубках с сухими и дренированными почвами используют плуги для обработки почвы нарезкой одно- или двухотвальных борозд под последующую посадку или посев лесных культур в дно борозды. Для этих целей разработаны плуги ПКЛ-70 в различных модификациях, ПЛ-1, ПЛП-135, ПЛШ-1,2, ПЛБ-0,7, ПЛБ-1 и др.

Плуг комбинированный лесной ПКЛ-70А предназначен для полосной обработки почвы бороздами с различной степенью задернения на нераскорчеванных вырубках с числом пней до 600 шт./га, не покрытых лесом площадях, а также для прокладки противопожарных минерализованных полос.

Агрегатируется плуг с тракторами ЛХТ-55, ТДТ-55А с задней навеской, ДТ-75М, МТЗ-82 (на легких почвах). Ширина борозды 70 см, ширина пластов по 35 см, глубина борозды 10-15 см, производительность за 1 ч основного времени 2-3,5 км, масса 450 кг.

Плуг лесной ПЛ-1 предназначен для нарезки двухотвальных борозд шириной 1 м под посадку лесных культур на нераскорчеванных вырубках с числом пней до 600 шт./га, а также для прокладки противопожарных минерализованных полос. Рассчитан на силу тяги тракторов ЛХТ-100, ТЛТ-100; ЛХТ-55, ТДТ-55А с задней навеской.

На временно переувлажняемых вырубках посадку осуществляют в микроповышения в виде пластов по обе стороны борозды, образованных плугами ПЛП-135, ПЛБ-1, ПЛ-1, ПЛ-2-50, либо в виде гряд, образованных плугами ПДВ-1,5, ПШ-1.

Плуг шнековый ПШ-1 предназначен для нарезки дренирующих канав с образованием двух микроповышений (гряд) под посадку лесных культур на предварительно расчищенных полосах шириной 3,5-4,0 м. Он может использоваться для обработки почвы на дренированных и избыточно увлажненных почвах. Шнеки приводятся в действие от ВОМ трактора. Агрегатируется с тракторами ЛХТ-55, ЛХТ-100.

Плуг дисковый для вырубок ПДВ-1,5 предназначен для создания микроповышения по центру полосы, расчищенной орудием для расчистки вырубок ОРВ-1,5. Агрегатируется плуг с тракторами ЛХТ-55, ЛХТ-100, а также ТДТ-55А, ТЛТ-100, оборудованными задней навесной системой. Ширина захвата плуга 1,3-1,5 м, глубина обработки 12-18 см, высота образуемой гряды по центру 15-20 см, производительность плуга за 1 ч основного времени до 3,5 км, масса 950 кг.

Для обработки избыточно увлажненных почв разработаны специальные лесные плуги (ПЛ-2-50, ПЛО-400), плуги-канавокопатели (ПКЛН-500А, ЛКН-600 и др.) и кустарниково-болотные плуги (ПКБ-75, ПБН-100, ПБН-3-45 и др.).

Плуг лесной двухкорпусной ПЛ-2-50 предназначен для обработки почвы под посадку лесных культур на вырубках и может использоваться в двух- и однокорпусном вариантах. В двухкорпусном варианте плуг применяют на предварительно расчищенных от пней, валежника и порубочных остатков полосах шириной 3-4 м, в однокорпусном - на нераскорчеванных вырубках с количеством пней до 800 шт./га. Агрегатируется плуг с тракторами ЛХТ-55, ЛХТ-100.

Фрезы лесные и машины для поверхностной обработки почвы

Фрезы производят наиболее качественное рыхление почвы с из мельчением дернины с одновременным ее перемешиванием. Рабочим органом почвообрабатывающих фрез является фрезерный барабан (ротор) с установленными на нем режущими элементами. Различают фрезы с прямым и обратным вращением фрезерного барабана. При прямом вращении отрезание почвенной стружки происходит сверху вниз, а при обратном вращении - снизу вверх.

В зависимости от назначения и условий применения фрезерные рабочие органы имеют различные по форме и размерам режущие элементы. Для обработки на глубину до 12-15 см малозадернелой почвы с наличием небольшого кустарника (поросли) и корней применяют прямые пластинчатые ножи. Изогнутые Г-образные ножи предназначены для обработки средне- и сильнозадернелых почв с наличием порубочных остатков и корневищ, а также для разделки пластов после вспашки кустарниково-болотными плугами. Для рыхления минеральных почв, а также для обработки почв с каменистыми включениями применяют рыхлящие долота. Для обработки торфяных и минеральных почв с древесными включениями используют чашечные, тарельчатые и дисковые ножи.

Для обработки почвы фрезерованием разработаны специальные лесные фрезы ФЛУ-0,8, ФЛШ-1,2, МЛФ-0,8, МФ-0,9, ФП-1,3, ФПП-1 и др. Для глубокого фрезерования выпускается фреза МТП-42А, а для фрезерования торфяников - ФБН-1,5 и ФБН-2,0.

Фреза почвенная ФП-1,3 предназначена для дополнительной обработки почвы перед посевом семян или посадкой сеянцев в лесных питомниках, включающих разрушение почвенных комков в верхнем пахотном слое, заделку удобрений в почву и выравнивание поверхности. Агрегатируемый с тракторами Т-40АМ, МТЗ-80/82. Ширина захвата - 1,3 м, масса - 320 кг.

Фреза лесная унифицированная ФЛУ-0,8 предназначена для обработки почвы на глубину до 16 см полосами на свежих вырубках с числом пней до 600 шт./га под посадку лесных культур, для содействия естественному возобновлению леса, а также для подновления противопожарных полос. Агрегатируется она с трактором ДТ-75М.

Фрезерный барабан имеет правые и левые Г-образные ножи, которые закреплены на семи ведомых дисках, свободно установленных на приводном валу. На каждом диске крепятся 4 левых и 4 правых ножей. Вращение ведомым дискам передается от ведущих дисков при помощи фрикционов, привод фрезерного барабана осуществляется от заднего ВОМ трактора.

Ширина захвата фрезы 0,8 м, диаметр фрезерного барабана 640 мм, частота его вращения 240 мин-1, глубина обработки 12-16 см, производительность фрезы за 1 ч основного времени 3,0 км, масса 750 кг.

Фреза для подготовки почвы ФПП-1 служит для подготовки почвы под посадку лесных культур на лесосеках. Производительность - 0,2 га/ч, ширина вспаханной борозды - 0,4-0,6 м, глубина обработки почвы - 10-25 см, рабочая скорость движения - 1,9-3,0 км/ч. Масса - 400 кг.

Машины для поверхностной обработки почвы по назначению объединяются в следующие группы: бороны, культиваторы, катки.

Применяются эти машины в лесных питомниках, при закладке плантационных насаждений, при создании лесных культур на рекультивируемых землях и на вырубках после сплошной раскорчевки пней, а также для проведения агротехнических (лесокультурных) уходов.

Бороны служат для заделки семян и удобрений, рыхления верхнего слоя почвы, выравнивания поверхности обрабатываемого поля, борьбы с сорной растительностью. Бороны бывают зубовыми и дисковыми, а также подразделяются на бороны общего и специального назначения.

Зубовые бороны бывают следующих типов: «Зигзаг», шлейф-борона, сетчатые, пружинные, прополочные, луговые и ножевые вращающиеся.

В лесном хозяйстве широкое применение имеют ножевые вращающиеся бороны с рабочими органами в виде пластинчатых ножей (дисков), закрепленных на вращающихся валах. Сферические диски бывают сплошные и вырезные.

Диски собирают в батареи. Расположенные под углом к направлению движения агрегата диски.

Борона дисковая лесная Л-113-01 используется для обработки почвы в междурядьях лесных культур, лесных питомников. Производительность - 1,4 га/ч, рабочая ширина захвата - 240 см, глубина обработки почвы - 6-12 см, рабочая скорость движения - 6-12 км/ч. Масса - 1200 кг.

Борона дисковая садовая тяжелая БДСТ-2,5 применяется для глубокого рыхления почвы и уничтожения сорняков в междурядьях садов. Может использоваться для сплошной обработки полей. В рабочем положении борона является прицепным устройством. Производительность - 0,9 га/ч, рабочая ширина - 250 см, глубина обработки почвы - 12-15 см, количество дисков - 20 шт., диаметр дисков - 650 мм. Масса - 1080 кг.

В лесном хозяйстве наиболее широкое применение нашли культиваторы КЛБ-1,7, КЛ-2,6, КВП-2,8, КРТ-3,0, КРН-2,8МО, КФП-1,5, КРЛ-1, КБЛ-1, КДС-1,8, КЛП-2,5, КПС-4, КЛ-1,25, КПШ-1,5, ККП-1,5 и др.

По назначению различают культиваторы: паровые - для сплошной обработки почвы (борьба с сорной растительностью перед посевом или посадкой в питомниках и на лесокультурных площадях); для междурядной обработки (рыхление почвы и уничтожение сорняков в междурядьях и около рядков культур); универсальные - для сплошной и междурядной обработки почвы, обработки почвы в междурядьях и в рядах культур одновременно.

Применяют следующие типы рабочих органов культиваторов: полольная плоскорежущая лапа; универсальная полольная стрельчатая лапа; рыхлительная копьевидная лапа; рыхлительная долотообразная лапа; рыхлительная оборотная лапа; рыхлительная лапа на пружинной стойке; подкормочная лапа или нож.

Существуют еще и специальные культиваторы, на которых в качестве рабочих органов используют окучники, крыльчатки и т. п.

Машина навесная для ухода и рыхления Л-127 служит для работы в лесных питомниках по рыхлению и уничтожению сорной растительности в междурядьях лесных насаждений и для сплошной предпосевной обработки. Производительность при сплошной обработке - 2,4 га/ч, при междурядной обработке - 0,5 га/ч. Количество обрабатываемых междурядий - 5 шт. Ширина междурядий - 0,2-0,5 м.

Культиватор лесной бороздной КЛБ-1,7 используется для ухода за лесными культурами, созданными на нераскорчеванных вырубках, посевом или посадкой на полосах, подготовленных плугом ПКЛ-70 и др. Производительность за 1 час основного времени - 4 км, рабочая скорость - 3,1-4,1 км/ч. Количество обрабатываемых рядков - 1 шт. Рабочая ширина захвата - 1,7 м, глубина обработки - 6-12 см.

В лесных питомниках для прикатывания почвы для посева семян применяются водоналивной гладкий каток ЗКВГ-1,4, кольчато-шпоровый каток ЗККШ-6, кольчато-зубчатый каток ККН-2,8.

Для формирования корневых систем сеянцев и саженцев в лесных питомниках применяются корнеподрезчики КНУ-1,2, ППК-1,2 и др.

Приспособление для подрезки корней ППК-1,2 обеспечивает подрезку корней на глубине 0,08-0,20 м. Рабочая скорость - 1-3 км/ч, масса оборудования - 200 кг.

Механизация выкопки выращенного посадочного материала достигается применением выкопочных приспособлений и машин: НВС-1,2, ВМ-1,25, МВ-1,3 и др.

Машина выкопочная МВ-1,3 применяется для выкопки сеянцев и саженцев хвойных и лиственных пород в питомниках. Состоит из П-образной рамы и рабочего органа в виде скобы с ножками. На раздаточных валах конического редуктора установлены кривошипы, приводящие в колебательное движение рычаги, соединенные с валом, на котором закреплены рыхлительные планки и толкающие ролики. Глубина выкопки регулируется опорными колесами. Ширина захвата машины - 1,3 м, глубина выкопки - 15-30 см, производительность - 0,2-0,4 га/ч, масса - 500 кг. Агрегатируется с тракторами МТЗ-80/82.

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите определение технологического процесса.

2. Дайте определение системы машин.

3. Назовите условия применения системы машин в лесном хозяйстве.

4. Какие общие требования предъявляются к технологическим процессам основной обработки почвы.

5. Перечислите рабочие органы плугов.

6. Перечислите группы машин для поверхностной обработки почвы.

ЛЕКЦИЯ 2. Машины и приспособления для сбора и обработки лесных семян, посевные и лесопосадочные машины

2.1 Машины и приспособления для сбора и обработки лесных семян

Лесные семена - не только основа будущих лесов. Семена и плоды многих лесных пород - источник получения ценных пищевых и лекарственных продуктов. В пищевой промышленности ценят орехи, а фармацевтам необходимы плоды облепихи, шиповника, лимонника и многих других пород.

Семена лесных пород разнообразны по форме, размеру, цвету и вкусу. 1000 семян сосны весят около 6 г, березы - до 0,20 г, осины - 0,13 г, рябины - 5 г, дуба - 3 кг.

Семена лиственных пород находятся в плодах. Плоды разделяют на сочные и сухие. Примерами сочных плодов являются: ягода смородины; костянка вишни; сложная костянка малины. Сухие плоды также разнообразны: коробочка осины, ивы; семянка у березы; орех лещины; орешек липы и т. д. Сухие плоды многих растений после созревания раскрываются, например, боб акации.

Различные породы начинают плодоносить в разном возрасте. У светолюбивых пород (сосны, лиственницы, березы, осины, ивы) первые семена появляются раньше, чем у теневыносливых (ели, пихты). У одной и той же породы начало плодоношения зависит от условий произрастания. Деревья, растущие в лесу, начинают плодоносить на 10-20 лет позднее, чем деревья, растущие на свободе, т. е. на открытом пространстве; в северных районах плодоношение начинается позднее, чем в южных. Первые урожаи появляются у сосны в 10-15 лет, у ели и лиственницы в 15-20, у березы в 8-15, у дуба в 20-30 лет. Большинство древесных пород плодоносит не ежегодно. Годы обильного урожая семян чередуются с годами слабых урожаев или полного их отсутствия. Строгой периодичности в наступлении семенных лет нет. Урожай семян зависит не только от биологических особенностей породы, почвенно-климатических факторов, но и от погодных условий в период цветения, опыления и созревания семян.

Древесные породы, имеющие мелкие семена, обычно дают урожаи чаще и обильнее, чем породы с крупными семенами. Основой для создания лесосеменной базы является селекционная инвентаризация насаждений и деревьев с выделением наиболее ценных (плюсовых) деревьев и насаждений.

К сбору семян привлекают не только рабочих лесхозов, но и местное население. Сборщиков знакомят с заданием, участками работ, правилами сбора, нормами выработки, техникой безопасности и т. д.

Различают следующие способы сбора семян:

- сбор семян со срубленных деревьев;

- сбор семян с растущих деревьев.

Сбор семян со срубленных деревьев не вызывает затруднений и осуществляется на лесосеках главного пользования после валки деревьев. Однако, такой способ сбора семян применяется редко из-за того, что сроки созревания семян и лесосечных работ не всегда совпадают.

При сборе семян с растущих деревьев, в зависимости от высоты дерева, сборщики могут работать (только звеньями) стоя на земле, на лестнице или поднявшись в крону. При этом обычно используют различные приспособления: шесты с крючками на конце для пригибания веток, гребни на шестах для «очесывания» шишек, секаторы, сучкорезы, резаки и т. д.

Для подъема в крону невысоких деревьев (5-6 м) используют приставные лестницы или лестницы-стремянки. Сбор шишек с более высоких деревьев требует специальной подготовки и осуществляется при помощи древолазных устройств или телескопических вышек и подъемников [1].

В некоторых случаях для сбора семян и плодов применяются машины вибрационного действия. Наиболее простыми приспособлениями для подъема сборщиков в крону дерева при сборе семян и нарезке черенков являются древолазные устройства «Белка», ДК-1, ЛПД-0,64 и другие.

Древолазы ДК-1 служат для подъема на деревья диаметром 15-70 см. Комплект состоит из двух крепежных тросов с подножками (для правой и левой ноги) и предохранительного поясного ремня. Скорость подъема на дерево 3 м/мин, масса 10 кг.

Вышки имеют рабочее оборудование в виде телескопической мачты с люлькой наверху и используются только для вертикального подъема рабочих, т. е. рабочая площадка в пространстве не перемещается, а следовательно, зона обслуживания ограничена. Поэтому вышки для сбора плодов и шишек применяются редко.

Подъемники представляют рабочее оборудование, состоящее из одного, двух или трех шарнирно-сочлененных коленьев и люльки. Нижнее колено установлено на поворотной платформе. Коленья поворачиваются относительно друг друга и платформы при помощи гидроцилиндра. Люлька при их повороте сохраняет вертикальное положение. Механизмы подъемника приводятся в действие от двигателя базовой машины.

По типу привода рабочего оборудования подъемники делятся на гидравлические, электрогидравлические, электромеханические.

По назначению они бывают специальные и общие. Машины общего назначения служат для выполнения различных видов работ (сбора семян, монтажных, строительных работ и др.), специального назначения - для выполнения только отдельных видов работ.

По конструкции рабочего оборудования подъемники бывают одно-, двух- и трехколенные.

По возможности поворота рабочего оборудования различают подъемники неполноповоротные (поворот менее чем на 360є) и полноповоротные (поворот на 360є).

По типу базовой машины подъемники делятся на автомобильные, тракторные, прицепные, по типу ходовой части - на колесные и гусеничные.

Устойчивость подъемников обеспечивается собственной силой тяжести. Поэтому подъемники относятся к машинам повышенной опасности и их следует правильно устанавливать на рабочей площадке, чтобы они сохранили надежную устойчивость.

В лесном хозяйстве наиболее часто применяются автомобильные подъемники АГП-12А, АГП-22, АГП-18, АГП-28, АС-22-МС, АП-17, АКП-30; прицепные подъемники ПГС-12, ППК-14, ПГС-30, ПГС-22, ПГСШ-22, ПГСШ-18; телескопические вышки ВТУ-12, ВТ-1, ТВТ-1А, ВТ-23; специализированные тракторные колесные подъемники ОСШ-1 и гусеничные подъемники ПСШ-1.

Оборудование для сбора шишек ОСШ-1 облегчает труд рабочих по сбору шишек на плантациях. Подъемник монтируется на шасси Т-16 и может поднимать сборщика на высоту до 7 м.

Машина для сбора ореха МСО-0,4 предназначена для сбора грецких орехов, семян ясеня, гледичии с растущих деревьев методом отряхивания (вибрации) в естественных и искусственных насаждениях. Вибратор служит для создания колебаний и передачи их стволу дерева. Машина агрегатируется с гусеничными и колесными тракторами тягового класса 0,9; 1,4; 3.

Машины для извлечения семян из шишек.

Заготовленное лесосеменное сырье подвергают обработке, которая заключается в извлечении семян из плодов и шишек, их обескрыливании, очистке от примесей, сортировке и просушке до установленной влажности.

Шишки со зрелыми семенами в естественных условиях сушки при температуре воздуха 20-25 єС раскрываются через 1-2 сутки, семена выпадают через 4-6 суток. Поэтому естественную сушку шишек для добывания из них семян можно применять при заготовке лишь небольших партий семян в растянутые сроки. В больших лесосеменных хозяйствах применяют специальные сушилки - стационарные и передвижные.

Шишкосушилка стационарная - устройство барабанного типа для сушки шишек хвойных пород, позволяющее раскрыть их чешуйки, что необходимо при извлечении из них семян. Работает на смеси дизельного топлива с техническим керосином Все операции технологического процесса механизированы, заданные температурные режимы поддерживаются автоматически. Производительность 80 кг семян в сутки.

Технологический процесс состоит из четырех основных операций: загрузки, сушки свежих шишек, выгрузки сухих шишек и обескрыливания семян.

Шишкосушилка передвижная ШП-0,06 предназначена для сушки шишек хвойных пород с целью извлечения из них семян в полевых условиях. Ее основные части: колесное шасси, сушильная камера, операторская, тепловоздушная установка, загрузочное устройство, системы электроподключения и автоматического управления и контроля.

Все узлы и механизмы смонтированы на шасси в виде фургона. Шасси, изготовленно на базе тракторного прицепа. В передвижной шишкосушилке ШП-0,06 применен тот же технологический процесс, что и в стационарной шишкосушилке стеллажного типа. Производительность сушилки (по шишкам) 60 кг/ч, продолжительность одного цикла 18 ч, за один цикл обрабатывается около 1200 кг шишек.

Малогабаритная шишкосушилка СМ-45 применяется при небольших объемах шишек. Одновременно в такую сушилку загружают до 50 кг шишек. Температура сушки составляет 40-60 єС, а продолжительность сушки - 8-12 часов. Работает сушилка в автоматическом режиме.

Семена не всех хвойных пород могут извлекаться из шишек путем сушки. Смолистые шишки лиственницы европейской после предварительной подсушки дробят на специальном устройстве или модернизированной машине МИС-1, которая имее вращающиеся барабаны с железными зубьями. Кедровые орехи также извлекают из шишек механическим способом. Для этого используют малогабаритную машину МК-1.

Машины для обескрыливания, очистки и сортировки семян

Семена, собранные в урожайные годы, служат резервом для посевов в неурожайные годы. Лесные семена хранятся в специально построенных складах или в других переоборудованных и приспособленных для этой цели помещениях. Складские помещения оборудуют стеллажами и обеспечивают необходимой тарой. Хранящиеся семена регулярно осматривают. При изменении цвета, появлении плесени или блеска семена просушивают и затем повторно проверяют их качество.

Перед посевом семена следует рассортировать по массе, чтобы отделить легковесные семена от более тяжелых полноценных семян. Этим достигается лучшая грунтовая всхожесть и выровненные по размерам сеянцы в посевном отделении. Древесные семена делят на сорта по ряду признаков: величине, плотности, форме, свойству поверхности и др. Для очистки, обескрыливания и сортировки семян применяют ряд механизмов.

После высушивания шишек и их раскрытия не все семена свободно извлекаются из шишек. Для принудительного извлечения семян используют специальные отбивочные барабаны.

Барабан для отбивки шишек БОШ-4. За один цикл (8-10 мин) в барабане обрабатывается до 4 кг шишек.

Семяочистительная машина МОС-2 (усовершенствованная машина МОС-1А. обескрыливает семена хвойных пород, очищает от примесей, сортирует их по размерам и массе.

Отделение семян от крылаток осуществляется за счет трения о сетку обескрыливателя. Если обескрыленные семена сортировать не требуется, то, повернув заслонку, их можно направить сразу в семясборник.

Производительность машины составляет до 24 кг/ч очищенных семян.

Пневмосепаратор лесных семян ПЛС-5М предназначен для разделения по массе обескрыленных, очищенных от примесей и разделенных на фракции по размерам семян хвойных пород.

Основные узлы пневмосепаратора: вентилятор, кожух, бункер для засыпки семян с дозатором, осадочная камера, ящик для легких и ящик для полноценных семян.

Производительность пневмосепаратора за 1 ч сменного времени около 8 кг семян. Чистота отсортированных семян составляет не менее 90 %.

Семена сочных плодов могут быть получены при переработке плодов на поточных линиях, предназначенных для приготовления пищевых продуктов. Это значительно уменьшает стоимость заготовки семян, но несколько снижает их посевные качества.

Технологический процесс получения семян из сочных плодов включает сортировку и очистку плодов, их размельчение и разрушение, отделение и отмывку семян от мезги, сушку, шлифование, очистку и сортировку. Одной из главных операций, влияющих на качество семян, является разрушение и измельчение мякоти плодов на прессах, молотковых, ножевых и терочных дробилках. Мелкие сочные плоды и ягоды (смородина, облепиха, рябина, шиповник и др.) обрабатывают на механических прессах. Плоды помещают под пресс в специальных мешках. После прекращения выделения сока в оставшуюся массу добавляют около 15 % воды и снова прессуют. Выжимки промывают водой на механических решетах для получения чистых семян.

Для получения косточек из сочных плодов без предварительного измельчения мякоти используются пуансоны и выталкиватели.

2.2 Посевные и лесопосадочные машины

Способы и схемы посева, лесотехнические требования к посеву, конструкции лесных сеялок.

Посев семян древесных и кустарниковых пород производят как в питомниках для выращивания посадочного материала, так и на лесокультурной площади.

В лесных питомниках, в зависимости от размещения посевных бороздок, посевы могут быть рядовые (строчные) и ленточные. Ленточные посевы включают несколько рядов (строчек), между которыми оставляют более широкие междурядья, чем при рядовых. При выращивании сеянцев хвойных пород широко используют шестистрочные схемы посева с попарно-ближенными посевными строчками: 10-25-10-25-10-70.

При выращивании сеянцев лиственных пород эффективны четырех-, трех- и даже двухстрочные схемы посева.

На лесокультурной площади семена высевают строчным, строчно-луночным, гнездовым и разбросным способами.

Строчки располагают на одинаковом расстоянии друг от друга, причем между крайними строчками двух соседних лент пространство оставляют большее, чем между строчками в ленте. Ширина строчек обычно составляет 2-4 см. Применяют также широкострочные (широкобороздные) посевы, когда ширина строчек достигает 20 см.

При строчно-луночном посеве семена высевают по несколько штук в одну лунку. Лунки располагают в ряду на одинаковом расстоянии друг от друга.

При гнездовом посеве семена высевают гнездами, каждое из которых включает несколько лунок, сгруппированных на площадке, имеющей форму квадрата. При разбросном посеве (или аэросеве) семена случайным образом располагают на высеваемой поверхности и ничем не заделывают.

При любой схеме посева соблюдают следующие основные требования:

- наиболее полное использование посевной площади;

- возможность механизации посева, ухода за посевами и выкопки посадочного материала;

- минимизация затрат на переналадку культиваторов при уходе за сеянцами и саженцами.

Основные требования к лесным сеялкам:

- производить высев мелких, средних и крупных сыпучих и несыпучих (с крылатками) семян древесных и кустарниковых пород;

- обеспечивать рядовой (строчный) посев в соответствии с принятыми схемами и прямолинейность рядов для механизации ухода и выкопки посадочного материала;

- выдерживать нормы высева и равномерно распределять семена по площади, в рядках или лунках;

- не повреждать семена;

- соблюдать глубину посева и заделки семян;

- сошники не должны забиваться сорняками и влажной почвой.

По способу посева сеялки разделяют на:

- рядовые - для посева различных древесных и кустарниковых пород рядовым способом;

- квадратно-гнездовые - для посева семян гнездами в вершинах квадратов или прямоугольников;

- гнездовые - для посева гнездами в параллельных рядах;

- пунктирные - для посева рядами с размещением семян на одинаковом расстоянии;

- разбросные - для посева семян путем разбрасывания по поверхности участка.

По назначению различают сеялки универсальные и специальные.

Универсальные сеялки используются для посева семян различных древесных и кустарниковых пород, специальные - для посева семян одного или ограниченного числа древесно-кустарниковых пород.

Основными частями сеялок являются высевающие аппараты, семяпроводы, сошники (бороздообразующие органы), заделывающие устройства, механизм привода высевающих аппаратов, бункер (ящик) для семян.

Высевающие аппараты. Для посева семян хвойных пород (сосна, ель, лиственница) применяют катушечные, ячеисто-дисковые, дисковые высевающие аппараты, а семян кедра - катушечно-лопастные.

При посеве несыпучих семян (клена, ясеня и др.), а также семян с материалом стратификации или в смеси с торфом, опилками используют аппараты транспортерного типа.

Для выращивания посадочного материала без перешколивания на основе разреженного или точного посева сеялки снабжают катушечными, ячеисто-дисковыми и пневматическими высевающими аппаратами.

На желудевых сеялках использовались высевающие аппараты катушечно-лопастного и лабиринтного типа.

Самое широкое распространение в лесных сеялках получил катушечный высевающий аппарат. Он крепится снизу к семенному бункеру сеялки, в дне которого прорезано окно для прохода семян.

...