Введение к работе
Актуальность темы. При эксплуатации лесных ресурсов наряду с лесозаготовками необходимо проводить мероприятия по лесовосстановлению территорий после сплошных рубок. В настоящее время их облесение производится путем посадки культур. Однако результаты бывают не всегда удовлетворительными. Во-первых, выращивание и посадка культур требуют больших трудовых и денежных затрат. Во-вторых, низкая приживаемость культур не всегда обеспечивает облесение площади вырубки с одного приема, требуются дополнительные посадки и дополнительные затраты. Естественное возобновление не всегда является успешным. Однако, подрост на лесосеках, отведенных под сплошные рубки и на местах, где разрабатываются волока, погрузочные площадки при постепенных и выборочных рубках, уничтожается.
В связи с этим учеными МГУЛ и МарГТУ была выдвинута идея проведения рубок леса с одновременным лесовосстановлением, сущность которой заключается в пересадке имеющегося подроста на вырубленную площадь. Исследования показали целесообразность этой технологии, но распространение данного метода восстановления вырубок наталкивается на отсутствие высокопроизводительных машин, дающих возможность пересадки подроста из-под полога леса. Существующие агрегаты для выкапывания подроста с прикорневой глыбкой имеют ряд недостатков: сложную конструкцию; отсутствие возможности обрабатывать с одной рабочей позиции несколько штук посадочного материала; неспособность после выкопки доставить посадочный материал на платформу для дальнейшей транспортировки, и поэтому неэффективны в широкомасштабном облесении вырубок. Поставить на промышленную основу технологию выкопки и посадки подроста и сделать ее конкурентоспособной с другими технологиями создания насаждений может механизация труда выкопки, транспортировки и посадки подроста.
В связи с этим разработка технологии и комплекта машин для повышение эффективности процессов лесовыращивания путем использования естественного посадочного материала (елового подроста) для облесения вырубок является актуальной проблемой.
Цель исследований. Разработка эффективной технологии и комплекта машин для выкопки, транспортировки и посадки подроста и проверка их работоспособности в условиях производства.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись выросший в естественных условиях подрост, созданный экспериментальный образец выкапывающего устройства, агрегатированный в комплекте машин для пересадки подроста, технологический процесс пересадки подроста.
Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, математического моделирования, энергобаланса, дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятности и математической статистики. При проведении экспериментальных исследований в условиях производства использовались методы физического моделирования, фотосъемки, хронометража.
Научная новизна. Впервые разработаны схема алгоритма функционирования агрегата для выкопки и посадки подроста и блок- схема математической модели процесса выкопки и посадки подроста. Новыми являются методики расчета производительности агрегата для выкопки и посадки подроста и определения доступности подроста под пологом леса.
Впервые научно обоснованы основные параметры агрегата для выкопки и посадки подроста. Установлена новая зависимость оптимального вылета манипулятора агрегата от условий произрастания елового подроста.
Предложены новые технологические схемы и комплекты машин для выкопки и посадки подроста..
Положения, выносимые на защиту.
-
Математическая модель функционирования и методика расчета производительности оборудования для внкопки и посадки подроста.
-
Методика определения доступности подроста под пологом леса.
-
Методика обоснования параметров агрегата для выкопки и посадки подроста, а именно оптимального вылета манипулятора и рационального базового шасси.
-
Технологические схемы и комплекты машин для выкопки подроста из-под полога леса и посадки его на вырубках.
Значимость для теории и практики. Внесен вклад в развитие теории доступности объектов труда в лесу и методик моделирования и расчета производительности лесотехнического оборудования.
Применение данной технологии и комплекта машин позволит уменьшить затраты по лесовосстановлению, сократить сроки выращивания спелого древрстоя. а также сохранить специфичную местную популяционную форму ели, хорошо приспособленную для произрастания в конкретных естественных условиях.
Разработанные методики, ЭВМ-программы позволяют проводить технические расчеты в целях организации технологического процесса по вы-копке и посадке подроста.
Алгоритм и ЭВМ- программа для определения параметров может быть использована в конструкторских бюро ігри конструировании агрегатов для выкопки и посадки подроста.
Достоверность выполненных исследований подтверждается положительными результатами производственных испытаний, проведенных в Учебно-опытном лесхозе МарГТУ, применением современных методов на-
умных исследований, адекватностью математических моделей исследуемым процессам.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы были заслушаны и получили одобрение на:
научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МарГТУ в 1997, 1998, 1999 гг.;
международной научно-практической конференции «Рациональное использование лесных ресурсов» (1999).
Реализация работы. Решением администрации Учебно-опытного лесхоза МарГТУ результаты работы приняты к внедрению в производство, что подтверждено соответствующим актом.
Публикации. Основное содержаниг работы опубликовано в 7 статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и 10 приложений. Объем работы изложен на 138 стр. и включает 54 иллюстрации, 7 таблиц и списка литературы из 112 наименований.