Состояние и тенденции развития оборудования для непрерывного срезания древесно-кустарниковой растительности

Аннотация

В статье сделан обзор технических решений оборудования для борьбы с нежелательной древесно-кустарниковой растительностью, на основании обзора сделаны выводы и направления дальнейшего совершенствования оборудования и технологий для борьбы с древесно-кустарниковой растительностью.

Ключевые слова: древесно-кустарниковая растительность, мульчер, надежность, измельчитель пней, роторный рабочий орган, лесовосстановление борьба кустарниковый растительность нежелательный Современная техника, применяемая для борьбы с древесно-кустарниковой растительностью (далее ДКР), отличается своей высокой энергоемкостью и требует значительных трудовых и временных затрат на поддержание ее в работоспособном состоянии [1]. В статье рассмотрены отечественные и зарубежные технические решения, направленные на повышение надежности узлов и элементов оборудования, используемого для удаления ДКР на основании требований к содержанию просек и полос отвода вдоль линейных объектов, проходящих через лесные массивы,.

Одним из перспективных является оборудование для непрерывного срезания, которое характеризуется следующими особенностями: конструкция роторов (трубчатой конструкции, трубчатые с кольцевыми вставками, дисковые с осями и пр.), характером закрепления рабочих элементов, ножей, молотков, бил (свободное или жесткое) [2]. Направления для совершенствования данного оборудования направлены на повышение надежности конструктивных элементов ротора, повышения эффективности срезания и измельчения и пр. [3].

Для оборудования, в котором используются режущие элементы в виде свободно закрепленных на поверхности ротора лезвий, основная масса решений по повышению его надежности связана с возможностью предохранения режущих элементов от поломок. Например, при столкновении режущих элементов с препятствием (камнем, пнем, крупным порубочным остатком) в технических решениях [4, 5] происходит отклонение режущих элементов из зоны резания.

В техническом решении [4] режущие органы выполнены прямоугольной формы с расширением в сторону режущей части и расположены относительного наружного диаметра дисков с выступом, равным величине расширения. Во время работы устройства рабочие органы под действием центробежных сил занимают радиальное положение, а при встрече рабочего органа с неразрушимым препятствием он свободно отклоняется в полость ротора.

В техническом решении [5] для уменьшения передаваемых нагрузок на ось ротора при встрече рабочих элементов с твердым препятствием обеспечена возможность отклонения рабочего элемента за счет его закрепления на оси с помощью продолговатого в радиальном направлении отверстия. Кроме того, за счет выполнения рабочего органа подпружиненным обеспечено гашение вибраций ротора при работе.

В Петрозаводском государственном университете, для повышения надежности конструкции рабочего органа при срезании и измельчении ДКР предложено техническое решение по патенту 141 057 РФ. Отличительной особенностью рабочего органа, содержащего приводной вал с дисками, между которыми смонтированы плоские ножи с режущей частью, является то, что каждый плоский нож снабжен хвостовиком, причем длина хвостовика составляет 0,250,35 от общего длины ножа, что позволяет нейтрализовать ударные силы, передающиеся на палец, инерционными силами хвостовика.

Данные решения применимы к конструкциям роторов, которые чаще всего выполнены в виде серии параллельных дисков, через которые проходят приводной вал и оси, на которые устанавливаются режущие элементы, и это может ограничивать их применимость в технике и оборудовании, предназначенного для расчисток площадей.

С целью предохранения режущих элементов от повреждения в техническом решении [6] закрепление их происходит на индивидуальной оси для каждого из них. Индивидуальные оси смонтированы на элементах крепления, которые выполнены над поверхностью ротора. Совместно с элементами крепления в поверхности ротора выполнены карманы для рабочих элементов, в которые и обеспечивается отклонение рабочих органов при столкновении.

Для режущих элементов, жестко закрепляемых на роторе, в большинстве своем технические решения относятся к обеспечению оперативной замены всего или части режущего элемента. Так, в техническом решении [7], представлен блок измельчающего зуба. Конструкция блока имеет основание, которое крепится к ротору, корректируемую часть и фиксатор режущего элемента, кроме того обеспечивается регулировка положений рабочей поверхности зуба и при износе части рабочей кромки производить ее поворот.

При этом следует учитывать, что применение технических решений с шарнирным креплением режущих элементов не обеспечивает заглубления и работы срезающего органа с почвой. Незначительное заглубление в почву срезающего органа допускается в случае применения жестко закрепленных режущих элементов.

Для повышения надежности составных частей оборудования в техническом решении [8] при использовании гидравлического привода, для охлаждения рабочей жидкости в корпусе срезающего органа выполнен радиатор, который присоединен к гидравлической системе и при работе вращающийся ротор создает поток воздуха, который проходя через радиатор, охлаждает рабочую жидкость.

Для повышения надежности функционирования приводных элементов и подшипникового узла ротора, например, в техническом решении [9] представлена конструкция измельчающего ротора с внутренним размещением гидропривода и подшипникового узла, с помощью чего достигаются меньшие габариты агрегата, за счет отсутствия выступающих за поверхность корпуса элементов, и облегчения монтажа и демонтажа ротора.

Рассматривая оборудование для измельчения ДКР как многофункциональный агрегат, в Петрозаводском государственном университете разработаны конструкции оборудования для борьбы с ДКР [10]. Так, например, в техническом решении по патенту 127 579 РФ представлена машина для измельчения ДКР на корню, которая включает S-образную поворотную раму, на конце которой установлен измельчающий рабочий орган, а между шасси и измельчающим рабочим органом установлен дополнительный рабочий орган, способный осуществлять дополнительное измельчение древесины и перемешивание ее с почвой.

Техническое решение по патенту 123 635 РФ направлено на поддержание обработанной площади в расчищенном виде, сокращения необходимого количества машин, затрат времени и энергии. Это достигнуто за счет оснащения измельчающего рабочего органа распыляющим устройством для подачи арборицидов в зону резания.

В качестве направления дальнейшего развития оборудования для борьбы с древесно-кустарниковой растительностью в современной ситуации выступает создание машин с широким функционалом проводимых работ: срезание, измельчение, разработка почв и метание грунта при сохранении качественной составляющей проводимых работ и высокой надежности.

• 1. Шегельман, И. Р. Исследование направлений модернизации технологий и техники лесозаготовок / И. Р. Шегельман // Инженерный вестник Дона, 2012. № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2012/866.
• 2. Ивашнев, М. В. Типы роторов, применяемых в оборудовании для срезания древесно-кустарниковой растительности / М. В. Ивашнев, А. В. Романов // Наука, образование, общество: тенденции и перспективы развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 13 дек. 2015 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. — С. 234−236.
• 3. Шегельман, И. Р. Повышение эффективности удаления древесно-кустарниковой растительности при непрерывном движении лесной машины / И. Р. Шегельман, М. В. Ивашнев, П. В. Будник // Инженерный вестник Дона, 2014. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2524.
• 4. Ротор кустореза: а.с. 380 275 Рос. Федерация: МПК: A01G23/06 / Авторы: М. С. Метельников, В. И. Никитин, В. П. Мореев, заявитель: Всесоюзный НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства. — 1 736 742/29−33; заявл.: 12.01.1972; опубл.: 15.05.1973, Бюл. № 21.
• 5. Ротор кустореза: а.с. 552 046 Рос. Федерация: МПК: A01G23/06 / Авторы: Никитин В. И., Сериков Ю. Ф., Метальников М. С., Киселев М. С., Заявитель: Всесоюзный НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства. — 2 197 298, заявл.: 08.12.1975, опубл.: 30.03.1977, Бюл. № 12.
• 6. Cutter head assembly: patent 6 802 176 US: МПК: A01D34/535 / Guy Gaudreault — US 09/920,882; filed: 02.08.2001; data of patent: 12.10.2004
• 7. Chipper Striker Assembly: patent 20 120 305 691 US: МПК: B23P19/00, B02C1/00 / David Roy, Daniel Roy, Norm Roy. — US 13/153,744, filed: 06.06.2011; data of patent: 06.12.2012.
• 8. Rotary cutter device with integrated cooling system: patent 20 080 245 043 US: МПК: A01D69/00 / Shinn Rickey D. — US 11/732,978, filed: 05.04.2007, data of patent: 09.10.2008.
• 9. Brush cutting head with internally housed drive and bearing assembly: patent 7 980 278 US: МПК: B27G13/12 / Usitech Nov Inc. — US 11/889,901, filed: 17.08.2007, data of patent: 19.07.2011.
• 10. Шегельман, И. Р. Новые технические решения для защиты линейных сооружений от древесно-кустарниковой древесины / И. Р. Шегельман, М. В. Ивашнев // Перспективы науки. — 2012. — № 2(29). — С. 103−105.

References

• 1. Shegel’man, I.R. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012. № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2012/866.
• 2. Ivashnev, M. V., Romanov A. V. Nauka, obrazovanie, obshchestvo: tendentsii i perspektivy razvitiya: materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Cheboksary, 13 dek. 2015 g.). redkol.: O. N. Shirokov [i dr.]. Cheboksary: TsNS «Interaktiv plyus», 2015. p. 234−236.
• 3. Shegel’man, I.R., Ivashnev M. V., Budnik P. V. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2014. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2524.
• 4. Rotor kustoreza: a.s. 380 275 Ros. Federatsiya: MPK: A01G23/06. Avtory: M.S. Metel’nikov, V.I. Nikitin, V.P. Moreev, zayavitel': Vsesoyuznyy NII lesovodstva i mekhanizatsii lesnogo khozyaystva. 1 736 742/29−33; zayavl. 12.01.1972; opubl.: 15.05.1973, Byul. № 21.
• 5. Rotor kustoreza: a.s. 552 046 Ros. Federatsiya: MPK: A01G23/06. Avtory: Nikitin V.I., Serikov Yu.F., Metal’nikov M.S., Kiselev M.S., Zayavitel': Vsesoyuznyy NII lesovodstva i mekhanizatsii lesnogo khozyaystva. 2 197 298, zayavl. 08.12.1975, opubl. 30.03.1977, Byul. № 12.
• 6. Cutter head assembly: patent 6 802 176 US: MPK: A01D34/535. Guy Gaudreault. US 09/920,882; filed: 02.08.2001; data of patent: 12.10.2004
• 7. Chipper Striker Assembly: patent 20 120 305 691 US: MPK: B23P19/00, B02C1/00. David Roy, Daniel Roy, Norm Roy. US 13/153,744, filed: 06.06.2011; data of patent: 06.12.2012.
• 8. Rotary cutter device with integrated cooling system: patent 20 080 245 043 US: MPK: A01D69/00. Shinn Rickey D. US 11/732,978, filed: 05.04.2007, data of patent: 09.10.2008.
• 9. Brush cutting head with internally housed drive and bearing assembly: patent 7 980 278 US: MPK: B27G13/12. Usitech Nov Inc. US 11/889,901, filed: 17.08.2007, data of patent: 19.07.2011.
• 10. Shegel’man, I. R., Ivashnev M. V. Perspektivy nauki. 2012. № 2(29). p. 103−105.