Введение к работе
Актуальность темы. Технический прогресс в лесозаготовительной промышленности и лесном хозяйстве во многом определяется прогрессивностью технологических процессов, уровнем технических решений, применяемых при создании лесных машин и оборудования и эффективностью их работы. Уровень механизации труда и технологических операций в лесной промышленности и лесном хозяйстве оказывает значительное влияние на эффективность и стабильность функционирования различных отраслей народного хозяйства, экономическое состояние страны и здоровье общества.
Правительство российской Федерации нацеливает ученых-технологов и машиностроителей при разработке перспективных технологий и лесных машин проявлять повышенную заботу о сохранении окружающей среды. Утвержденное Председателем правительственной комиссии по науке и технике постановление № 1414 от 11.11.96 г. «Критические технологии Федерального уровня содержат раздел «Экология и рациональное природоиспользование».
В нашей стране ежегодно выкорчевывается более 30 млн. м3 древесины при лесомелиоративном строительстве, а также при расчистке площадей под сельскохозяйственные угодья. Практически эта древесина почти не используется, а чаще всего сжигается или закапывается в землю. Существуют машины с активными и пассивными рабочими органами, удаляющими деревья с корневой системой. Активные, а также пассивные рабочие органы несовершенны, что вызывает необходимость поиска новых технических решений, их исследования; так как они имеют значительные преимущества перед пассивными рабочими органами для срезания деревьев с корнями.
В связи с производственной необходимостью, в настоящее время выкорчевывание древесины» проводится в основном после разработки лесосеки лесосечными машинами, то есть в две фазы. Для выполнения второй фазы -удаления древесины выкорчевыванием по лесосеке повторно перемещаются технологические и транспортные
машины, при этом уплотнение почвы движителями происходит на площади значительно большей, чем при выполнении лесосечных работ. Следовательно, создание.и внедрение машин для удаления деревьев с корневой системой будет способствовать выполнению программы «Экология и рациональное природоиспользование» из постановления Правительства Российской Федерации «Критические технологии Федерального уровня».
Для повышения эффективности лесозаготовительного производства в целом, некоторых лесохозяйственных работ, лесного и сельскохозяйственного мелиоративного строительства необходимо создать и внедрить в производство прогрессивные средства для механизации удаления деревьев с корневой системой. Это сложная научно-техническая проблема, имеющая важное научно-хозяйственное и экономическое значение.
Цель работы - повышение эффективности процесса удаления деревьев с корневой системой на основе новых технологических решений рабочих органов машины и оптимизации режимов их работы.
Объект исследования - процессы резания фунта армированного корнями ножевыми рабочими органами. Принципиально новый фрезерно-кольцевой рабочий орган машины для срезания деревьев с корнями во взаимодействии с корневой системой.
Научная новизна работы - разработаны и исследованы математические модели процесса фрезерования фунта армированного корнями и определены оптимальные режимы срезания различных пород деревьев с корнями. Получены аналитические зависимости для определения усилий на режущих элементах фрезерно-кольцевого рабочего органа. Выбран и обоснован критерий эффективности оценки работы валочно-корнерезной машины ВКМ-0,6. Разработаны основы конструирования рабочих органов машин для срезания деревьев фрезерно-кольцевым рабочим органом.
Практическая значимость работы - создание на уровне изобретения рабочего органа фрезерного типа для срезания деревьев с корнями, который является основой соз-
дания машины расчищающие земли из-под леса и изготовление шести единиц валочно-корнерезных машин ВКМ-0,6.
Реализация работы. Результаты работы внедрены в Опытно-конструкторском бюро СевНИИГиМ при разработке опытной партии валочно-корнерезных машин ВКМ-0,6 и производственных испытаниях этих машин; ПНО «Ленме-лиорация» при составлении технологических карт расчистки земель из-под леса.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований подтверждены путем исследовательских, предварительных, приемочных и эксплуатационных испытаний разработанных рабочих органов. Технологические приемы механизации работ по совмещению операции срезания дерева и удаления пня при расчистке земель из-под леса для их сельскохозяйственного использования отработаны в процессе создания машины ВКМ-0,6, макет которой экспонировался на ВДНХ СССР и удостоен бронзовой медали.
По теме диссертации сделаны и одобрены доклады на научно-технических конференциях: АзНИИГиМ, г. Баку, 1982 г.; КирНИИЛП, г. Киров, 1988 г.; СевНИИГиМ, г. Ленинград, 1989 г.; Лесотехническая академия, г. Санкт-Петербург 1997, 1998,1999. гг.; Технический университет, г. Тверь, 1999 г.; Лесной институт, г. Сыктывкар, 2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ. Получено авторское свидетельство и патент, которые внедрены в конструкцию рабочего органа ва-лочно-корнерезной машины ВКМ-0,6.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы mi$5 наименований, 7 приложений. Основное содержание работы изложено на /^страницах машинописного текста, иллюстрировано рисунками и &Q таблицами. В приложения включены вспомогательные данные, технические характеристики исследуемых машин, акты приемочных и эксплуатационных испытаний машины ВКМ-0,6, акты их внедрения в производство.