Технологическое оборудование для получения крупномерного посадочного материала

Одним из перспективных способов лесовосстановления, озеленительных работ и создания ландшафтного дизайна является создание культур крупномерными саженцами, пересаживаемыми с комом почвы - посадочным материалом в возрасте от трех лет и более, выкопку которого целесообразно производить, сохраняя почву вокруг корневой системы растения.
Однако при использовании данного вида крупных саженцев процесс их выкопки чаще всего остается самым трудоемким и низкопроизводительным в общем цикле их пересадки.
Данный проект направлен на разработку технологического оборудования для механизации процесса получения крупномерного посадочного материала.

Цель проекта – разработка технологического оборудования для получения крупномерного посадочного материала, корневая система которого скрыта почвенным комом, с целью повышения качества и эффективности процесса выкопки и дальнейшей пересадки саженцев данного вида.
Для достижения цели проекта поставлены следующие задачи:
1. Анализ конструкций существующих технических средств для выкопки посадочного материала с почвенным комом и условий их эксплуатации, обзор патентных материалов по исследуемой тематике с целью определения перспективной схемы исполнения конструкции оборудования.
2. Создание модели выкопочного устройства для проведения теоретических исследований и дальнейшей оптимизации конструктивных и технологических параметров разрабатываемого оборудования.
3. Проведение экспериментальных исследований для уточнения и дополнительного определения параметров технологического оборудования.
4. Разработка конструкторской документации на спроектированное устройство для выкопки и пересадки крупномерных саженцев, корневая система которых закрыта почвенным комом.

Одним из перспективных способов лесовосстановления является создание культур крупномерным посадочным материалом, пересаживаемым с комом почвы. Этот способ создания насаждений находит широкое применение при озеленении городов, реализации различных проектов ландшафтного дизайна.

Однако в России для выкопки саженцев с комом земли до сих пор нет серийно выпускаемых орудий. За рубежом имеется целая серия выкопочного оборудования разных модификаций для различных размеров выкапываемого крупномерного материала.

Так как данная технология создания зеленых насаждений перспективна и востребована, необходимо разработать отечественное технологическое оборудование для выкопки посадочного материала с корневой системой, закрытой почвой.

Для достижения цели проекта в рамках решения первой задачи проведен обзор отечественных и зарубежных литературных и патентных источников по исследуемой тематике. Проанализированы особенности конструкций существующего выкопочного оборудования и выполняемых им технологических процессов. Были выявлены перспективные технические решения в машинах и оборудования для выкопки и пересадки крупномерного посадочного материала с комом почвы.

На основе полученной информации была разработана машина для выкопки саженцев с комом почвы, конструкция которой защищена патентом РФ на полезную модель № 155474.

С использованием САПР SolidWorks была создана 3D-модель машины для выкопки посадочного материала с почвенным комом с перспективой проведения статического анализа, анализа усталости и последующей оптимизации параметров разрабатываемого оборудования.

При обзоре отечественного и зарубежного опыта в разработке конструкций машин для выкопки посадочного материала с комом почвы установлено, что наиболее перспективными являются пассивные рабочие органы выкопочных устройств в виде ковшей и скоб, заглубляемые в почву под действием статического усилия.

Авторами проекта разработана перспективная конструктивно-технологическая схема машины для выкопки посадочного материала, корневая система которых закрыта почвенным комом, с целью повышения качества и эффективности выкопки крупномерного посадочного материала с возможностью подготовки посадочных мест для последующих посадок (патент РФ № 155474).

Машина содержит раму с несущими брусьями 1 и устройством крепления к трактору 2, укороченные вертикальные стойки 3 с закрепленным на них рабочим органом в виде ковша (рисунок 2).

Рабочий орган состоит из лезвия 4, имеющего форму полуокружности, двух боковых стенок 5 и основания 6, образующего днище ковша (рисунок 3).

Вертикальные стойки 3 и рабочий орган образуют двуплечий рычаг, который может поворачиваться гидроцилиндром 7.

Несущие брусья 1 выполнены консольными и снабжены шарнирами 8 крепления вертикальных стоек. На концах брусьев с нижней стороны закреплены опоры 9.

Машина имеет трубчатый ограничитель 10, закрепленный на вертикальных стойках 3.

Основание 6 ковша выполнено по переменному радиусу, плавно уменьшающемуся к его задней части.

Предложенная машина также может использоваться и для подготовки посадочных мест под посадку ею же выкопанных саженцев. Посадочное место при этом полностью повторяет контуры кома почвы с саженцем, тем самым снижая затраты труда при лесокультурных, лесовосстановительных или озеленительных работах.

В настоящее время в скандинавских странах и Канаде широкое распространение получили дискретные посадочные агрегаты на базе гидроманипуляторной установки харвестера или экскаватора. Данный вид техники позволяет силами одного оператора (одной машины) выполнять полный комплекс лесовосстановительных работ с широкими функциональными возможностями и высокой производительностью.

На основе вышесказанного перспективной представляется возможность размещения машины для выкопки крупномерного посадочного материала с комом почвы на базе манипуляторной установки.

С учетом этого разработана новая конструктивно-технологическая схема сменного устройства для выкопки саженцев с комом почвы, размещенного на базе манипуляторных энергетических средств.

Оборудование содержит несущий корпус  с поворотным ротатором  и проушинами для крепления к рукояти манипулятора, поворотные опоры  с горизонтальными осями вращения, на которых закреплены захватные челюсти.

С использованием САПР SoidWorks создана трехмерная модель разработанной конструкции.

1. Дручинин, Д.Ю. Разработка устройства для выкопки саженцев с комом почвы и подготовки посадочных мест на базе манипуляторных энергетических средств [Текст] / Д.Ю. Дручинин, М.В. Шавков, А.С. Миляев // Лесотехнический журнал. – Воронеж, 2014. - № 4 (16). – с. 167-174.
2. Патент на полезную модель 99277 РФ, МПК А01С11/00. Выкопочная машина [Текст] / М. В. Драпалюк, Д. Ю. Дручинин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "ВГЛТА". – № 2010111038; заявл. 23.03.2010; опубл. 20.11.2010.
3. Патент на полезную модель 155474 РФ, МПК A01C11/00. Машина для выкопки саженцев с комом почвы [Текст] / Д.Ю. Дручинин, М.В. Драпалюк, А.С. Миляев; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – № 2015108203/13; заявл. 10.03.2015; опубл. 10.10.2015.

One of perspective ways of reforestation, greening works and creation of landscaping is creation of cultures the large-sized plantlets replaced with a soil clod - planting material aged from three years and more which outplanting it is reasonable to make, keeping the soil around root system of a plant.
However when using this species of large saplings process of their outplanting most often remains to the most labor-consuming and low-productive in the general cycle of their change.
This project is directed to development of processing equipment for mechanization of process of receiving large-sized planting material.