Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

Выделим два основных класса дисковых орудий применяемых для проведения уходов:

• дисковые бороны – предназначены для разделки пластов после вспашки на открытых площадях и раскорчеванных вырубках, поверхностной обработки почвы на вырубках с пониженными пнями, междурядной обработки почвы в лесных насаждениях и садах;
• дисковые культиваторы – предназначены для проведения уходов в рядках и междурядьях лесных культур.

В дисковых боронах и культиваторах применяется как батарейное, так и индивидуальное размещение рабочих органов. Диски бывают сплошные и вырезные. Первые применяют на культиваторах и некоторых дисковых боронах; вторые – на тяжелых дисковых боронах [1].

Специфика использования почвообрабатывающих орудий в условиях лесного хозяйства заключается в том, что в почве, в подавляющем большинстве случаев, присутствуют препятствия в виде пней, корней, порубочных остатков, что значительно усложняет эксплуатацию техники. Дадим обзор конструкций дисковых орудий, применяемых в лесном хозяйстве при проведении уходов или имеющих перспективы к такому использованию.

Наиболее распространенным орудием для осуществления агротехнических уходов является лесной бороздной культиватор КЛБ-1,7 (рис. 1, а). Он состоит из рамы с навесным устройством, двух секций дисковых батарей, включающих по 4 сферических диска и пружинный предохранительный механизм. К недостаткам данного культиватора следует отнести невысокую степень уничтожения сорной растительности при малых углах атаки дисков. Это компенсируется совершением повторного прохода, что ведет практически к удваиванию материальных и временных затрат, а также процента повреждаемых культур.

При углах атаки дисков в 30°, обеспечивается приемлемое качество работы, однако несовершенство конструкции предохранительного механизма не позволяет эффективно преодолевать препятствия высотой даже в 5 см, что значительно снижает область его применимости, качество работы и производительность. Снижение качества работы также обуславливается тем, что при переезде через надземные препятствия происходит частичное или полное выглубление всего культиватора. Это приводит к образованию значительного пропуска и уводу орудия в сторону, за счет врезания дисков в поверхность пня. Последствием такого отклонения является повреждение культур, т. к. в момент схода с пня рабочие органы культиватора находятся непосредственно над рядком культур [4].

Культиватор дисковый марки КЛД-1,8 МР (рис. 1, б) более современный вариант культиватора КЛБ 1,7, отличающийся лишь компоновкой предохранительного механизма и отсутствием балластных ящиков. Все недостатки также аналогичны [5].

Рис. 1. Лесные дисковые культиваторы
а – КЛБ-1,7; б – КЛД-1,8 МР

Таблица 1

Технические характеристики культиваторов КЛБ-1,7 и КЛД-1,8 МР

Прицепная дисковая борона Fleaux-Fleaux-APFL-FF (рис. 2, а) компании QUIVOGNE предназначена для обработки целинных и залежных, сильно закустаренных земель. Агрегатируется с тракторами мощностью 120…240 л.с.

В бороне используются диски APFL Fleo Fleo. Форма дисков обеспечивает интенсивное резание почвы и позволяет работать на глубине до 25 см. Диаметр дисков 810 мм, толщина дисков 10 мм. Возможно изменение угла атаки дисков.

Данную борону можно эффективно использовать на заросших кустарником и молодой древесной порослью сельскохозяйственных участках. Применение на нераскорчеванных вырубках не представляется возможным из-за высокой вероятности поломок рабочих органов при наезде на крупные препятствия. Это связано с тем что рабочие органы не имеют предохранительных механизмов и при наезде на препятствие практически весь вес орудия будет приходится на один диск.

По выполняемым функциям и области применимости на проведении агротехнических уходов борона Fleaux-Fleaux-APFL-FF аналогична отечественной бороне БДН-3А, однако использование дисков, обеспечивающих более интенсивное резание увеличивает ее эффективность при обработке сильно закустаренных участков [6].

Тяжелая дисковая борона UFO (рис. 2, б) компании Gaspardo предназначена для обработки целинных и залежных, сильно закустаренных земель насыщенных крупными каменистыми включениями. Предохранительный механизм бороны с вибрирующей в трех плоскостях пружиной обеспечивает защиту ступицы и диска от повреждений, которые возникают в результате встречи с камнями или другими препятствиями. Во время работы пружина создает эффект непрерывной вибрации, что улучшает обработку почвы.

Тяжелая дисковая борона UFO по своей конструктивной схеме достаточно близко приближается к требованиям, которые предъявляются к орудиям для проведения уходов в условиях нераскорчеванных лесных вырубок. Наличие индивидуальных предохранительных механизмов позволит ей преодолевать пни пониженные до уровня почвы. Отсутствие избыточного веса, а соответственно и сравнительно небольшой глубины обработки ставит ее на одну ступень с лесными культиваторами. Однако из-за большой ширины захвата, она плохо вписывается в существующие технологии лесовосстановления с понижением пней, в которых расстояние между рядами культур составляет 3…4 м [4].

Таблица 2

Технические характеристики дисковых борон Fleaux-Fleaux-APFL-FF и UFO

Культиватор КРТ-3 (рис. 3, а) предназначен для проведения агротехнических уходов в междурядьях лесных культур и методом седлания рядка. Он состоит из телескопической рамы двух опорных колес, сферических дисков, установленных на переднем брусе рамы, лемешных рабочих органов – на заднем брусе рамы и четырехзвенных предохранительных механизмов.

Рабочие органы присоединены к поперечным брусьям рамы шарнирно и снабжены предохранительными механизмами пружинного типа. Пружины предохранителей позволяют преодолевать препятствия высотой до 16 см при глубине обработки 12 см.

Уничтожение сорной растительности за один проход составляет 86 %, а молодой поросли второстепенных лиственных пород 81 %, что более чем в два раза выше по сравнению с культиватором КЛБ-1,7. Практически не наблюдается забивание как дисковых, так и лемешных рабочих органов и культиватора в целом почвой и растительностью. При преодолении пней рама культиватора не испытывает заметных вертикальных и горизонтальных колебаний. Это обеспечивает низкую повреждаемость культур 0,64 против 5,7 % у КЛБ-1,7 и устойчивость по глубине обработки, которая составляет 10…12 см [2, 3].

Использование культиваторов подобной конструкции на проведении уходов методом седлания рядка также возможно лишь при ровном профиле поверхности рядка. А применённая конструкция пружинных предохранительных механизмов ограничивает область его применения вырубками с пониженными пнями [7].

Тяжелая дисковая борона для лесного хозяйства Тimberdisc (рис. 3, б) компании Gregoire Besson создана специально для работы в условиях леса. Она способна выполнять следующие задачи: плужная подготовка нераскочеванных вырубок к лесовосстановлению; проведение агротехнических уходов за лесными культурами; прокладка противопожарных полос.

На бороне возможна установка различных видов дисков на выбор: диск зубчатый (Ø 660, толщ. 8 мм и Ø 710, толщ. 10 мм); бич-диск (Ø 810, толщ. 10 мм).

Выбор дисков зависит от вида выполняемых работ. Зубчатый диск Ø 660 мм работает на глубину 15…20 см и выполняет поверхностную обработку. Он устанавливается только на компактную модель с рабочей ширина 2,00 м и зачастую используется для регулярного агротехнического ухода.

Зубчатый диск Ø 710 мм – многоцелевой, работает на глубину 20…25 см.

Бич-диск Ø 810 мм предназначен для основной обработки почвы на глубину 25…30 см с интенсивным резанием и измельчением растительных остатков и обеспечением их однородного перемешивания с почвой [1].

Данное орудие обладает высокой надежность при работе в условиях вырубок, однако, большой вес орудия, обеспечивающий требуемую глубину обработки при вспашке, будет избыточен при работе в режиме культиватора. Также стоит отметить высокую стоимость орудия.

Таблица 3

Технические характеристики дисковой бороны ТIMBERDISC и культиватора КРТ-3

Выводы: Исходя из анализа представленных конструкций, можно сформулировать требования к орудию, которое должно эффективно осуществлять агротехнические уходы в условиях нераскорчеванных вырубок при высоте пней до 25…30 см.

1. Рабочие органы – сферические диски устанавливаемые с углами атаки 25…30° или лемешные рабочие органы с небольшой шириной захвата и обязательным наличием пластинчатого ножа, защищающего его носок.

2. Расположение рабочих органов – раздельное, с обязательным наличием индивидуальных предохранительных механизмов и батарейное при условии невысокого общего веса секции.

3. Количество рядов рабочих органов – один ряд, при углах атаки сферических дисков не менее 30° и достаточно легких условиях эксплуатации; два ряда, для достижения оптимального силового баланса орудия и высоких агротехнических показателей в различных условиях.

4. Тип предохранительного механизма – пружинные для немассивных рабочих органов, пневмогидравлические для массивных рабочих органов и в случае батарейного их расположения.

5. Общие характеристики орудия: ширина захвата – 2…3 м; нагрузка на диск – 80…100 кг; общий вес – не более 700 кг однобрусные и 1600 кг двухбрусные орудия; агрегатирование – тракторы 1,4 т.с. для однобрусных и 3,0 т.с. для двухбрусных орудий.

Рецензенты:

Афоничев Д.Н., д.т.н., заведующий кафедрой электротехники и автоматики, профессор Воронежского государственного аграрного университета императора Петра I, г. Воронеж;

Попиков П.И., д.т.н., профессор кафедры механизации лесного хозяйства Воронежской государственной лесотехнической академии, г. Воронеж.