Регистрация / Вход
Прислать материал

Машина для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы

Сведения об участнике
ФИО
Труфанов Денис Николаевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Тяжелое и среднее машиностроение
Тема
Машина для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы
Резюме
Проведен анализ методов удаления пней. Проанализированы технологические процессы, конструкции и рабочие органы машин для удаления пней на вырубках и гарях, выявлены их достоинства и недостатки. Установлено, что наиболее эффективными и экологически безопасными орудиями для удаления пней являются устройства, измельчающие их надземную часть. Разработаны конструкция и технологический процесс машины для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы с целью повышения эффективности и экологизации процесса удаления пней.
Ключевые слова
Лесовосстановление, вырубка, пень, почва, технология, машина, гибкие рабочие органы
Цели и задачи
Целью проекта является повышение эффективности и экологичности процесса удаления пней на вырубках и гарях.
Задачи проекта:
1. Анализ способов и технических средств для удаления пней на вырубках и гарях.
2. Выявление наиболее эффективных технологий и технических средств, предназначенных для удаления пней.
3. Разработка технологического процесса и конструкции машины для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы.
Введение

Регулярные вырубки и лесные пожары ежегодно уничтожают миллионы гектаров леса по всей территории Российской Федерации. Поэтому проблема восстановления лесов становится все более актуальной для нашей страны. Лесовосстановление - сложный многооперационный процесс, в котором одной из наиболее энергоемких операций является корчевание пней на образовавшейся вырубке или гари. Современные средства, разработанные для выполнения данной операции, полностью не удовлетворяют предъявляемым к ним эксплуатационным, экономическим или экологическим требованиям. Поэтому необходим поиск решений, которые позволили бы повысить производительность машин для удаления пней и снизить их негативное воздействие на окружающую лесную среду и почву.

Методы и материалы

Для достижения цели проекта проведен обзор отечественных и зарубежных литературных и патентных источников по исследуемой тематике. Проанализированы способы удаления пней в лесном комплексе, а также в городском и садово-парковом строительстве. Проведен анализ технологических процессов, конструкций и рабочих органов технических средств для удаления пней. Выявлены их достоинства и недостатки. Определены наиболее эффективные и экологически безопасные устройства, предназначенные для выполнения исследуемой операции.  На основе полученной информации был сделан вывод о необходимости повышения эффективности процесса корчевания пней. В результате был разработан агрегат и технологический процесс для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы с целью дальнейшей разработки математической модели рабочего процесса машины, оптимизации ее конструктивных и технологических параметров, а также разработки конструкторской документации на изготовление устройства.

Описание и обсуждение результатов

В результате анализа существующих технологий и технических средств для удаления пней было установлено, что самым производительным способом борьбы с пнями является механический способ, который может быть реализован различными машинами, орудиями и приспособлениями. Механическое удаление пней может осуществляться различными способами: корчеванием, выдергиванием из земли с корневой системой, вырезанием, срезанием или измельчением надземной части пней. Выявлено, что существующие корчеватели производят очень энергозатратную технологию и оказывают значительный вред окружающей лесной среде и почве. Устройства для выдергивания пней из земли с корневой системы очень громоздки и требуют сверхмощные энергетические средства, что ограничивает их применение в лесном хозяйстве. Машины для срезания и вырезания пней не всегда способны качественно удалять пни. Кроме того, оставление ими срезанной части пней на территории вырубки значительно затрудняет проведение дальнейших работ, связанных с лесовосстановлением. Эти недостатки отсутствуют у машин, измельчающих пни. Такие устройства воздействуют только на древесину пня и снижают негативное влияние на окружающую среду, являясь экологически безопасными рабочими органами. Образующаяся в процессе работы щепа однородна по размерным характеристикам с почвенными фракциями. Однако такие машины имеют существенный недостаток: измельчение пней производится заподлицо с землей и несколько выше (до 5 см). Оставшаяся подземная часть пней препятствует выполнению всех технологических операций лесовосстановления (вспашке, посеву, посадке, уходу за культурами и др.) и снижает их качество. Основным препятствием понижения пней ниже поверхности почвы режущими элементами рабочих органов является ее интенсивный абразивный износ. Соответственно для уменьшения износа резцов необходимо предварительно удалить верхний слой почвы вокруг пня и очистить его от загрязнений. Для выполнения данной операции был разработан агрегат, включающий в себя машину для подготовки пней к понижению ниже поверхности почвы. Она состоит из рамы с механизмом навески, рабочего органа, цепной передачи, гидромотора, двух двухштоковых гидроцилиндров, гидросистемы и органов управления. Сплошное понижение пней ниже поверхности почвы, осуществляемой благодаря разработанной машине, позволяет превратить вырубку в территорию, свободную от надземной части пней, с сохраненным плодородным слоем почвы. При данной технологии появляются возможности для увеличения скорости перемещения агрегатов, снижения динамических нагрузок на рабочие органы лесных машин и, как следствие, уменьшения металлоемкости конструкций и материальных затрат на их изготовление, создания строго параллельных рядов с заданными междурядьями, что позволяет механизировать весь технологический процесс выращивания будущих насаждений.

Используемые источники
1. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков [и др.]. – М. : Флинта : Наука, 2007. – 208 с.
2. Пошарников, Ф. В. Технология и машины лесовосстановительных работ [Текст] : учеб. пособие / Ф. В. Пошарников. – Воронеж : ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2006. – 523 с.
3. Сухов, И. В. Технологии лесокультурных работ на вырубках (реко-мендации) [Текст] / И. В. Сухов, В. А. Кострикин, В. И. Казаков. – М. : ВНИИЛМ, 2004. – 152 с.
4. Бартенев, И. М. Энергосберегающие и природосберегающие технологии в лесном комплексе [Текст] : учеб. пособие / И. М. Бартенев. – Воронеж : ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. – 107 с.
5. Поздняков, Е. В. Методы освоения вырубок, технологии и машины для удаления пней на вырубках [Текст] : депонир. рукопись / Е. В. Поздняков. – Воронеж : ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2013. – 72 с. – Деп. в ВИНИТИ 02.12.2013, № 340-В2013.
Information about the project
Surname Name
Trufanov Denis Nikolaevich
Project title
Mashine for stumps preparation to decrease under soil surface
Summary of the project
Review of stumps extraction methods is made. Mashines for stums extraction constructions, working organs and work activities have been analyzed. Their advantages and defects are revealed. Has been established that most efficient and environmentaly safe tools for stumps extraction is equipment which cutting their oversoil part. Construction and working process of mashine for stumps preparation to decrease under soil surface are developed.
Keywords
Forest reconstruction, cutting area, stump, soil, working process, mashine, flexible working organs