Способы подготовки площадей к лесовосстановлению обуславливаются различными факторами. В степных и лесостепных районах при создании новых лесов используют земли из-под сельскохозяйственных угодий, которые практически готовы для лесовыращивания. Это так называемые открытые площади. Часто в этих районах под посадку лесных культур отводят склоны оврагов и балок, и в случае значительного уклона участка требуется его предварительная подготовка. Многие площади, отводимые под лесовосстановление и лесовыращивание, имеют переувлажненные почвы и требуют выполнения мелиоративных работ.
Значительная подготовка площади требуется при лесовосстановлении на вырубках и площадях, покрытых нежелательной растительностью (рис. 1). В этом случае необходимо предусматривать применение кусторезов для расчистки этих площадей от кустарника, мелколесья, остатков растительности [1].
Рис. 1. Нераскорчеванная вырубка
Для обеспечения экономической эффективности кусторезы, агрегатируемые с тракторами, целесообразно применять при расчистке лесных участков большой площади и протяженности. Кроме основного назначения кусторезы могут срезать старые, уже сгнившие пни, кочки и другие небольшие неровности почвы. В зависимости от принципа действия рабочего органа кусторезы делятся на два типа: с пассивными и активными рабочими органами [2].
К кусторезам с пассивными рабочими органами относится каток-осветлитель культур КОК–2 (рис. 2). Он предназначен для осветления лесных культур направленным повалом, приземлением и частичным дроблением нежелательной древесной и кустарниковой растительности диаметром до 5 см в междурядьях. КОК–2 состоит из рамы, ножевого катка, отражателей, навески на трактор. Отражатели направляют под ножевой барабан находящиеся в непосредственной близости от ряда культур стволики нежелательной растительности. Для повышения эффективности работы катка-осветлителя его можно при необходимости догружать массой трактора до 4,5 т через гидроцилиндры передней навески. Ширина захвата катка-осветлителя — 2 м. Диаметр ножевого барабана — 1 м. Масса катка — 1500 кг.
Рис. 2. Каток-осветлитель культур КОК–2
Кусторезы с пассивными рабочими органами на срез древесины затрачивают энергии в несколько раз меньше по сравнению с кусторезами с активными органами. Однако при учете энергозатрат на сгребание и вывозку древесины после кусторезов с пассивными органами это преимущество оказывается не таким значительным [2].
Основным недостатком кусторезов пассивного действия, осуществляющих силовое резание со скольжением, является то, что полностью перерезать стволы они могут лишь тогда, когда под действием давления ножей стволы срезаемой растительности не обламываются, не отгибаются и не вытаскиваются вместе с корнями из почвы. Эти явления особенно заметны при срезании растительности с диаметром стволов до 3…5 см и при плюсовой температуре. Гибкие стволы поросли поднимаются ножами, и остаются не срезанными. Кроме того, такие машины обладают высокой энергоёмкостью и оказывают негативное влияние на плодородный слой почвы [3].
Кусторезы с активными ротационными рабочими органами обладают высокой производительностью. Они измельчают, разбрасывают и смешивают с почвой древесину, что способствует более быстрому ее разложению.
Примером таких устройств является рубщик коридоров роторный РКР–1,5 (рис. 3). Он предназначен для осветления культур дуба с междурядьями не менее 3 м. Рубщик работает в агрегате с тракторами МТЗ–80/82. РКР–1,5 состоит из следующих основных узлов: рамы, роторного барабана, редуктора, трансмиссионного вала, опорных колес. Спереди трактора, к раме, крепится пригибающее устройство. Роторный барабан является основным рабочим органом машины и представляет собой трубу диаметром 112 мм и толщиной стенки 7 мм, по всей длине которой установлены и приварены диски диаметром 250 мм с интервалом 65 мм. В промежутках между дисками с помощью распорных втулок и болтов по винтовой линии установлено 20 ножей молоткового типа. Привод роторного барабана осуществляется от заднего ВОМ трактора. Опорные колеса служат для разгрузки гидросистемы при работе рубщика, копирования поверхности почвы и регулировки высоты среза. Рубщик срезает около рядов дуба поросль древесных и кустарниковых пород коридором шириной 1,5 м, измельчает срезанный материал в щепу и оставляет ее на месте. Высота пней, препятствующих работе, не должна превышать 15 см. Средняя высота поросли — не более 4 м [3].
Рис. 3. Рубщик коридоров роторный РКР–1,5
Однако преобладающие объемы площадей вырубок занимают не кустарник и мелколесье, а пни, оставшиеся в результате проведения лесосечных работ. В этом случае для обеспечения прохода тракторных агрегатов, производящих лесовосстановление (подготовку почвы, посев, посадку и т. д.), требуется выполнить частичную (полосную) или полную корчевку или понижение пней [1].
Корчеватель-собиратель МП–18 (рис. 4) применяется для выполнения культуртехнических работ при освоении не требующих осушения земель. Предназначен для корчевки пней диаметром до 65 см и извлечения из грунта крупных валунов и камней массой до 3 т, а также для сплошного корчевания кустарников, мелколесья и для расчистки вырубок от порубочных остатков и валежника.
Рис. 4. Корчеватель-собиратель МП–18
Корчеватель состоит из базового трактора модели Т–130МГ–3 (Т–130МГ–5), сменных рабочих органов, навешиваемых на трактор с помощью универсальной рамы. Навесное оборудование включает в себя корчевальный орган, состоящий из отвала с жестко закрепленными на нем зубьями (клыками), кустарниковые грабли, корчевальную борону и кусторезный орган со сменными ножами. Кроме того, имеются ограждение, толкающий брус, раскосы, заточное устройство, гидросистема, сцепка. Ограждение защищает трактор от падающего во время работы корчевателя кустарника и мелколесья.
Корчевание пней производится за счет толкающего усилия трактора. При подъезде к пню тракторист, не останавливая агрегата, на расстоянии 1...1,5 м от пня опускает отвал корчевателя, при этом зубья заглубляются в почву и по мере продвижения вперед оказываются под пнем, давят на него, обрывают корни, сдвигают пень с места и перемещают в заданном направлении [1, 4].
На раскорчеванных вырубках обеспечивается полная механизация всех технологических процессов лесовосстановления, повышается качество механизированных работ, увеличивается производительность агрегатов. Но вместе с тем процесс корчевания негативно влияет на окружающую среду: происходит нарушение почвенных горизонтов, образуются глубокие подпневые ямы.
В связи с этим было разработано множество машин с активными рабочими органами, которые фрезеруют, дробят и измельчают надземную часть пней и не оказывают при этом отрицательного воздействия на плодородные слои почвы.
Машина для дробления пней МДП–1,5 (рис. 5) предназначена для подготовки полос под посадку лесных культур с одновременным дроблением пней и обработки почвы на глубину до 25 см. Рабочий орган машины представляет собой барабан, на поверхности которого закреплены долотообразные ножи. Вращение роторному рабочему органу передается от ВОМ трактора ЛХТ–4 через карданную передачу, конический и цилиндрический редукторы. Частота вращения барабана — 65 м-1. Трактор ЛХТ–4 оборудован гидроходоуменьшителем, обеспечивающим рабочие скорости в пределах 0,4…1,0 км/ч основного времени.
Рис. 5. Машина для дробления пней МДП–1,5
Вращающийся роторный рабочий орган при поступательном движении агрегата рыхлит почву, измельчает порубочные остатки и корни, при встрече с пнем скорость движения автоматически снижается, и долотообразные ножи, перемещаясь снизу вверх по дуге окружности, отрывают от пня пластины. По окончании дробления пня скорость поступательного движения автоматически возрастает до 1 км/ч [5, 6].
Проведенный анализ достоинств и недостатков конструкций и технологических процессов машин для удаления пней и древесно-кустарниковой растительности показал, что лесоводственный уход за культурами можно эффективно механизировать при помощи различных кусторезов, корчевателей и измельчителей пней. Но для этого необходимо разрабатывать и внедрять перспективные технологии лесовосстановления, которые предусматривали бы комплексную механизацию всего процесса создания и выращивания леса.
Литература:
1. Пошарников, Ф. В. Технология и машины лесовосстановительных работ [Текст]: учеб. пособие / Ф. В. Пошарников. — Воронеж, 2006. — 523 с.
2. Малюков, С. В. Обоснование рабочего процесса и параметров комбинированного рабочего органа кустореза-осветлителя лесных культур [Текст]: дисс. … канд. техн. наук / С. В. Малюков. — Воронеж: ВГЛТА, 2012. — 190 с.
3. Бартенев, И. М. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей [Текст]: монография / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков и др. — М.: Флинта: Наука, 2007. — 208 с.
4. Батищев, С. Н. Обоснование параметров ударных рабочих органов машин для удаления пней [Текст]: дисс. … канд. техн. наук / С. Н. Батищев. — Воронеж: ВГЛТА, 2011. — 185 с.
5. Бартенев, И. М. Эффективные способы и технические средства удаления пней [Текст] / И. М. Бартенев, Е. В. Поздняков. — Тракторы и сельхозмашины. — 2013. — № 9. — С. 13–16.
6. Винокуров, В. Н. Машины, механизмы и оборудование лесного хозяйства [Текст]: справочник / В. Н. Винокуров, М. Е. Демкин, В. Г. Маркин и др. — М.: МГУЛ, 2002. — 439 с.
