Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время одной из проблем лесного хозяйства является восстановление дубрав, площади которых за последние годы резко сократились, а потребности в ценной древесине дуба не уменьшаются, а возрастают.
Эффективность восстановления дубрав путем создания культур дуба во многом зависит от качества посадочного материала. Производственный опыт и имеющиеся научные исследования показывают, что качество посадочного материала можно повысить, если производить рядовой поштучно-равномерный высев семян дуба. При таком способе выращивания сеянцев дуба представляется возможным регулировать площадь питания каждого растения, выращивать посадочный материал без перешколивания, увеличить выход стандартных сеянцев и, в конечном итоге, механизировать и автоматизировать выкопку и выборку сеянцев с укладкой их в кассеты автоматов лесопосадочных машин.
Однако, в настоящее время лесохозяйственное производство не имеет специальных сеялок для поштучно-равномерного высева семян дуба в питомниках. Имеющиеся лесные сеялки не приспособлены для этого. Сельскохозяйственные сеялки для высева лука-севка не пригодны для работы в лесных питомниках и не могут быть использованы для высева желудей в соответствии с предъявляемыми требованиями.
Поэтому, разработка сеялки для крупноплодных лесных семян с обоснованными конструктивно-технологическими параметрами является важной задачей для отрасли лесного хозяйства. Тема выполнена в рамках Госзаказа, по договору с Федеральной службой лесного хозяйства РФ, № 101999901324.
Цель и задачи исследовании. Повышение качества и эффективности процесса высева желудей в лесных питомниках при выращивании посадочного материала путем обоснования конструктивно-технологических параметров и разработки сеялки для поштучно-равномерного высева семян.
В соответствии с поставленной целью в настоящей работе намечено решить следующие задачи:
- исследовать основные показатели физико-механических свойств
желудей, необходимые для обоснования отдельных конструктивно-техноло
гических параметров сеялки;
- обосновать конструктивно-технологическую схему сеялки и получить
аналитические зависимости для определения: рационального шага расста
новки ячеек на высевающем аппарате, угла наклона и длины рабочей стенки
бункера, формы и параметров семяпровода и прикатывающего катка с меха
низмом подвески.
разработать номограмму для определения конструктивных параметров прикатывающего катка в зависимости от требуемой плотности почвы в зоне заделки желудей;
- обосновать основные конструктивно-технологические параметры
сеялки для крупноплодных семян, обеспечивающие поштучно-равномерный
высев семян и оптимальную степень уплотнения почвы в зоне заделки
желудей;
- разработать и изготовить экспериментальный образец сеялки для
крупноплодных семян, провести его лабораторные и производственные
испытания, определить экономическую эффективность применения сеялки и
трудозатраты на выращивание посадочного материала дуба.
Объекты исследований. Семена дуба черешчатого, собранные в различных условиях произрастания, сеялка для крупноплодных семян и ее основные рабочие органы - высевающий аппарат, бункер, семяпровод, прикатывающий каток и механизм подвески.
Методика исследований. Изучение свойств желудей проводилось с использованием, как стандартных, так и специально разработанных методик и приборов. Теоретические исследования базировались на методах дифференциального и интегрального исчислений, теоретической и земледельческой механики. Экспериментальные исследования проводились в почвенном канале ВНИИЛМа и в полевых условиях. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики, в том числе, с использованием регрессионного анализа и персонального компьютера с применением стандартных и вновь разработанных программ.
Научная новизна заключается в изучении основных показателей физико-механических свойств желудей и в получении аналитических зависимостей, позволивших определить основные параметры сеялки: рациональный шаг расстановки ячеек на высевающем аппарате; угол наклона и длину рабочей стенки бункера, форму семяпровода; диаметр и ширину прикатывающего катка. Разработана номограмма для определения основных параметров прикатывающего катка в зависимости от требуемой плотности почвы; для обеспечения поштучно-равномерного высева крупноплодных семян получены эмпирические выражения, позволяющие определять расстояние между желудями в бороздке в зависимости от скорости посевного агрегата, скорости движения цепи и глубины ячейки высевающего аппарата.
Разработана сеялка для крупноплодных семян, конструкция которой защищена патентом РФ № 2118076.
На защиту выносятся следующие положения:
основные показатели физико-механических свойств желудей, необходимые для обоснования конструктивно-технологических параметров сеялки;
конструктивно-технологическая схема сеялки и аналитические зависимости для определения рационального шага расстановки ячеек на высевающем аппарате, угла наклона и рабочей длины стенки бункера, рациональной формы семяпровода и параметров прикатывающего катка;
номограмма для определения конструктивных параметров прикатывающего катка в зависимости от требуемой плотности почвы в зоне заделки желудей;
- основные конструктивно-технологические параметры сеялки для
крупноплодных семян, обеспечивающие поштучно-равномерный высев
семян и оптимальную степень уплотнения почвы в зоне заделки желудей;
- новая конструкция сеялки для поштучно-равномерного высева желу
дей в лесных питомниках с обоснованными конструктивно-
технологическими параметрами.
Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена хорошей сходимостью экспериментальных и теоретических данных, а также положительными результатами лабораторно-полевых исследований и государственных испытаний сеялки с созданным новым высевающим аппаратом, семяпроводом и прикатывающим катком, разработанных с участием соискателя.
Практическая ценность. Предложена конструкция высевающего аппарата, позволяющего производить поштучный, равномерный высев желудей и уменьшить их травмирование. Разработана сеялка для поштучно-равномерного высева желудей, которая прошла лабораторные исследования в почвенном канале ВНИИЛМ, хозяйственную проверку в Семилукском лесхозе и государственные испытания в Тульском лесхозе, где показала хорошее качество работы и рекомендована для серийного производства.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрение на заседаниях кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1995-1999гг.); на международной научно-практической конференции - "Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудование лесного комплекса" (1998г.); Московского государственного университета леса (1999г.); Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства (1999г.), юбилейной научной конференции молодых ученых ВГЛТА (2000г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано четырнадцать работ. В том числе, получен патент РФ № 2118076.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.
Общий объем работы составляет 19J страниц, из них 14$ страниц основного текста и 45 страниц приложений. Работа включает 3D иллюстраций, tOтаблиц и 103 наименований использованных источников.