Рабочие органы площадкоделателей

Во многих странах мира для борьбы с эрозией почв и выращивания различных культур на горных и овражно-балочных склонах применяют частичную обработку почвы: полосами, бороздами для посадки или посева культур в дно борозды или в пласт, террасами и площадками. При крутизне склонов до 8⁰ допускается сплошная обработка почвы, в пределах крутизны 8…12⁰ проводится полосная подготовка.

Средне- и сильноэродированные склоны крутизной более 8⁰ обрабатывают методом террасирования. Наиболее распространенный тип террас — террасы ступенчатого профиля шириной полотна от 0,8 до 4 м. Устройство полотна террас может производиться напашным и нарезным способами. Напашное террасирование на участках склонов крутизной до 20⁰ выполняют крутосклонными тракторами. Нарезное террасирование применяют на склонах крутизной от 12 до 40⁰.

Для полосной вспашки и напашного террасирования используют навесные плуги общего назначения, а также специальные — двухотвальные, плантажные, оборотные, челночные и плуги для каменистых почв.

Напашные террасы подготавливают за несколько проходов агрегата по горизонталям с отваливанием почвы вниз по склону. Для нарезного террасирования наряду с различными орудиями общего назначения (грейдерами, бульдозерами) применяют специальные — террасеры. Подготовка почвы террасерами осуществляется при движении агрегата поперек склона по горизонталям.

Основное достоинство нарезного террасирования — возможность осваивать склоны крутизной до 40⁰, используя лесокультурные агрегаты для равнинных условий. В процессе работы они перемещаются по подготовленной горизонтальной террасе без поперечного наклона.

Однако мелкоконтурные участки склонов имеют длину гонов по горизонталям менее 50 м, что обуславливает низкую производительность агрегатов по горизонталям, поэтому в таких условиях нецелесообразно применение террасирования и вспашки. В связи с этим, для регулирования стока талых и ливневых вод, а также для накопления влаги в местах посадки противоэрозионных защитных лесонасаждений на мелкоконтурных участках горных и овражно-балочных склонов наиболее эффективна подготовка почвы площадкоделателями [1, 2].

Площадкоделатели предназначаются для частичной подготовки почвы на склоне с одновременным формированием посадочного места и площадки (минерализованной зоны) вокруг него.

Площадки классифицируют по поперечному сечению вдоль склона — траншейная, ступенчатая с прямолинейным или круглым полотном, криволинейная. По наклону полотна относительно склона — вдоль склона, против склона, горизонтальные. По поверхности полотна — покрытая мелкоземистым слоем с рыхлением и без рыхления выемки, покрытая камнями. По откосам — с земляными (выемочными и насыпными) откосами, выполненными по ломаным или плавным линиям, укрепленными камнями, плетнями, столбами, сеткой. По различным приспособлениям — с водоподводящими, водособирающими или водоотводящими устройствами и без них; с посадочными лунками или без них. По числу посадочных мест — на одно или несколько растений. По размещению — линейное, шахматное или произвольное.

Траншейные площадки строят вручную на склонах до 45⁰. Поэтому этот тип подготовки почвы в настоящее время используют редко. Площадки с прямолинейным или круглым полотном позволяют сравнительно легко механизировать процесс их строительства и копки посадочной ямки. Однако сложный поперечный профиль затрудняет их устройство при непрерывном движении агрегата и исключает механизацию работ по посадке и уходу за культурами.

Площадки с криволинейным профилем в выемочной и насыпной частях позволяют механизировать их строительство, а также посадку и уход за культурами при непрерывном движении агрегата. Поэтому такой профиль более перспективен для полной механизации работ по выполнению основных технологических операций.

В настоящее время в стране применяют более 30 типоразмеров площадок, что в значительной мере затрудняет разработку средств механизации и требует большого количества различных конструкций рабочих органов [3].

К рабочим органам площадкоделателей предъявляются следующие основные требования. Они должны подготавливать полотно площадки на склоне горизонтальным, независимо от продольного и поперечного наклона агрегата; разрыхлять и перемещать почву вниз по склону без ее разбрасывания; равномерно рыхлить полотно площадки на глубину до 20 см; одновременно со строительством площадки производить подготовку посадочного места для лесных культур.

По принципу действия рабочие органы площадкоделателей подразделяются на пассивные, активные и комбинированного действия. Активные, в свою очередь, делятся на рабочие органы с вертикальной и горизонтальной осью вращения и с приводом от гидроцилиндра. По способу строительства площадок — с остановкой агрегата и без его остановки. По форме площадок — для подготовки площадок круглой и прямоугольной формы. По назначению подразделяются на рабочие органы для подготовки посадочных мест и площадок.

В зависимости от назначения и условий применения рабочие органы площадкоделателей имеют различные кинематические схемы привода. Наибольшее распространение на тракторных площадкоделателях получили кинематические схемы привода рабочих органов, представленные на рисунке 1. На рисунке 2 показаны технологические схемы площадок, подготавливаемых различными рабочими органами площадкоделателей [3].

Рис. 1. Кинематические схемы привода рабочих органов площадкоделателей: а — с пассивным приводом; б, в — с активным механическим приводом; г — с активным гидравлическим приводом; 1, 4 — опорно-копирующие колеса; 2 — отвал; 3 — фрезерный барабан; 5 — лункообразующее устройство; 6 — кожух; 7 — боковые вертикальные ножи; 8 — радиальные ножи; 9 — рыхлительные зубья; 10 — гидроцилиндр поворота зубьев; 11 — гидроцилиндр перемещения зубьев

Рис. 2. Технологические схемы подготовки площадок различными площадкоделателями: а — с горизонтальной осью вращения рабочего органа; б — с вертикальной осью вращения рабочего органа; в — с приводом рабочих органов от гидроцилиндров

Рабочие органы площадкоделателя (рис. 1, а) имеют пассивный привод и представляют собой отвал бульдозерного типа. Заглубление отвала в почву и выглубление производится с помощью опорно-копирующих колес специальной формы. Рабочие органы (рис. 1, б, в) имеют пассивный привод от ВОМ трактора, а рабочие органы (рис. 1, г) — от выносных гидроцилиндров.

При работе на задернелых тяжелых почвах рабочие органы (рис. 1, а) не обеспечивают формирование качественного профиля: вырезаемая почва недостаточно хорошо крошится и сгруживается перед отвалом. Этот недостаток устранен в рабочих органах (рис. 1, б), выполненных по типу фрезерного барабана с горизонтальной осью вращения. Фрезерный барабан состоит из нескольких отдельных секций с радиально установленными ножами. Каждая секция снабжена индивидуальным предохранительным устройством. Ножи могут иметь различную форму: Г-образную, долотообразную, тарельчатую и др. Сверху над фрезерным барабаном устанавливается кожух, а впереди — заградительный щит.

Рабочий орган (рис. 1, в) с вертикальной осью вращения включает устройства для образования лунок и формирования площадки. Лункообразующее устройство обычно выполнено из однозаходного шнекового бура с перкой. Устройство для формирования площадки состоит из кожуха с боковыми вертикальными ножами, радиальных ножей, рыхлительных зубьев и защитного экрана. Однозаходный шнековый бур с перкой, внедряясь в грунт, подготавливает посадочное место (лунку). Рыхлительные зубья предварительно рыхлят почву, облегчая работу радиальных ножей, которые режут почву и перемещают ее вовнутрь кожуха и насыпную часть площадки. Кожух и защитный экран предназначены для формирования профиля площадки. Для уменьшения трения кожуха о почву по его периметру симметрично устанавливают боковые режущие ножи.

Для работы на вырубках в горных условиях, а также на тяжелых почвах с наличием каменистых включений, применяют рабочие органы (рис. 1, г) с приводом от гидроцилиндров. В качестве рабочих органов приняты рыхлительные зубья, которые установлены на общей каретке, с изогнутой по форме стойкой и с перемычками между ними. Между рыхлительными зубьями в их нижней части на определенной высоте устанавливают поперечные подрезающие ножи. В начальный момент под действием одного гидроцилиндра зубья, поворачиваясь по криволинейной траектории, заглубляются в почву и формируют выемочный откос площадки. Затем другим гидроцилиндром производится перемещение зубьев по направлению к трактору. При этом движении формируются выемка и насыпь площадки [3].

Анализ конструкций рабочих органов современных площадкоделателей показал, что они не приспособлены для подготовки площадок вокруг пней, формирование которых необходимо для снижения абразивного износа режущих элементов машин для измельчения пней, возникающего в результате их взаимодействия с частицами почвы.

Для удаления почвы вокруг пней и их очистки в зоне пиления с целью понижения пней ниже уровня поверхности почвы предлагается рабочий орган (рис. 3) с гибкими элементами. Он состоит из четырех секций, в каждой из которых имеется диск 1. К диску при помощи хомутов 2 крепятся гибкие рыхлящее-сдирающие элементы 3 в виде кусков троса длиной 275 мм и диаметром 16 мм. Для предотвращения быстрого изнашивания и размочаливания тросов их нижние концы подвергаются спайке и упрочнению на высоту 3…5 мм и охватываются хомутами 4. Частота вращения рабочих органов — 300…400 об/мин [4].

Рис. 3. Рабочий орган площадкоделателя вокруг пней

Очищенные пни впоследствии подвергаются измельчению машинами для понижения пней.

Литература:

1.                  Пельтек, В. В. Механизация и автоматизация лесомелиоративных работ на мелкоконтурных горных и овражно-балочных склонах [Текст]: обзор. информ. / В. В. Пельтек // Организация лесохозяйственного производства, механизация, охрана и защита леса. — М.,1990. — Вып. 3. — С. 1–17.

2.                  Ханбеков, И. И. Лесовосстановление и рубки в горных лесах [Текст] / И. И. Ханбеков. — М.: Агропромиздат, 1987. — 159 с.

3.                  Механизация обработки почвы под лесные культуры [Текст] / П. П. Корниенко, Ю. М. Сериков, В. Ф. Зинин и др. — М.: Агропромиздат, 1987. — 247 с.

4.                  А.с. 2496294, МКИ А01 G 23/00. Площадкоделатель [Текст] / И. М. Бартенев, Е. В. Поздняков (РФ). — № 2012144913/13; заявл. 22.10.12; опубл. 27.10.13, Бюл. № 30–5 с.