Разработка системы машин для комплексной механизации лесохозяйственного производства

Введение

В лесном хозяйстве в силу его особенностей большое значение имеют своевременность пользования лесом, его воспроизводство и лесоразведение. Полная механизация технологических процессов лесохозяйственного производства достигается применением системы машин, представляющей собой совокупность машин и орудий различного назначения, взаимно дополняющих друг друга и обеспечивающих непрерывность механизации последовательно выполняемых рабочих операций всего производственного цикла. Это обеспечивает высокое качество работ, минимальную потребность рабочей силы и техники в течение сезона, эффективную загрузку технических средств, экономию затрат и облегчение труда.

Лесовосстановление и разведение леса осуществляется на зонально-типологической основе в соответствии с потенциальными лесорастительными условиями участков, лесоводственными свойствами древесных и кустарниковых пород, целями выращивания насаждений и должно обеспечивать:

·    воспроизводство лесных ресурсов в максимально короткие сроки наиболее эффективными в лесоводственном, экологическом и экономическом отношениях способами;

·        рациональное использование земель лесного фонда:

·        повышение продуктивности и качества лесов;

·        обеспечение оптимальной лесистости территории;

·        повышение водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических и других полезных свойств лесов для выполнения ими средозащитных и средообразующих функций.

Целями данного проекта являются:

·    выбор и обоснование операций технологических процессов лесохозяйственных работ;

·        расчет потребного количества агрегатов для выполнения заданного объема работ;

·        составление графика машиноиспользования тракторов;

·        расчет технико-экономических показателей использования выбранной системы машин.

1. Характеристика зоны применения средств механизации и обоснование лучших агротехнических сроков проведения основных операций

Воронежская область расположена в центральной полосе Европейской части России.

Центр области город Воронеж.

По лесорастительному районированию Воронежская область входит в лесостепную зону, подзону широколиственных лесов.

Воронежская область расположена а двух природных зонах: лесостепи на севере и степи на юге. На долю лесов приходится только 7,1% площади Воронежской области.

По ботанико-географическому районированию Воронежская область находится в Евразиатской степной области, Восточноевропейской лесостепной провинции, Среднерусской (Верхнедонской) подпровинции, в которой представлены равнинные луговые степи.

По геоботаническому районированию территория района проектирования относится к Усманскому району зеленомошных сосновых и осоковых дубовых лесов Боброво-Усманского округа Среднерусской дубово-сосновой провинции.

По рельефу Воронежская область разделяется на две части: возвышенную и низменную. К возвышенной части относится все правобережье, р. Дон, представляющее собой восточный край Средне-Русской возвышенности, а также Калачская возвышенность, расположенная на юго-востоке области, между долинами pp. Дон и Хопер. Низменная часть занимает северо-восточные районы, расположенные к востоку от долины рр. Воронеж и Дон и к северу от Калачской возвышенности. Она представляет собой южную часть Окско-Донской низменности, которая разделяет Средне-Русскую и Приволжскую возвышенности.

Район проектирования расположен на границе атлантико-континентальной и континентальной климатических областей и испытывает влияние воздушных масс с Атлантического океана и циклонов, формирующихся над Средиземноморьем. Климат умеренно континентальный, с относительно жарким летом и умеренно холодной зимой. Среднегодовая температура изменяется от 2,7 до 7,1° при средней 5,1°, средняя температура самого теплого месяца (июля) 19,3°, самого холодного (января) - 9,9°. Абсолютный максимум температуры воздуха 38,9°, минимум - 41,8°. Отрицательные среднесуточные температуры воздуха держаться 5 месяцев в году (таблица 1).

За год выпадает в среднем 589 мм осадков. Однако годовая сумма осадков может колебаться от 435 до 867 мм, так же как и по сезонам. В течение всего года преобладают ветры юго-восточного и южного направлений, но летом довольно часты и северо-западные.

Таблица 1 - Основные показатели климата Воронежской области

Безморозный период в среднем продолжается 133 дня, в отдельные годы от 84 до 169 дней; теплый период в среднем 234 дня, в разные годы от 197 до 273 дней. Вегетационный период длится 147-221 день, в среднем 185 дней. Последние весенние заморозки могут быть с 7 апреля до 12 июня.

Весна - период времени с момента перехода средней суточной температуры воздуха через 0ºС к положительным значениям и разрушения устойчивого снежного покрова до окончания заморозков (средняя дата) и перехода средней суточной температуры воздуха через 15ºС (таблица 2).

Таблица 2 - Даты перехода средней суточной температуры воздуха через определенный предел

Весна ответственный период для лесного хозяйства. В это время проводятся работы по посеву и посадке леса. Весенние условия оказывают определяющее влияние на посадку леса. Весенние условия оказывают определяющее влияние на рост, развитие посадочного материала, успешность посевов в лесных питомниках и приживаемость весенних лесопосадок.

Весна обычно начинается 4 апреля и длится около 60 дней. Средняя температура воздуха этого периода + 3,8ºС.

В холодные, поздние вёсны устойчивый снежный покров сохраняется до конца первой декады апреля.

Характерной особенностью весеннего периода является чрезвычайно быстрый подъем температуры. Количество выпадающих осадков невелико, так как весной преобладает малооблачная погода. В отдельные годы количество осадков значительно меняется. В наиболее дождливые вёсны количество осадков может достигать 80 - 90 мм в апреле, 120 - 160 мм в мае, в сухие годы сумма осадков за эти месяцы не достигает 10 мм. Дождливые периоды обычно непродолжительны.

С момента перехода средней суточной температуры воздуха через отметку +5ºС начинается большой вегетационный период. Средняя продолжительность этого периода 182 дня. Сумма среднесуточных температур за это время составляет 2495ºС. Средняя дата окончания этого периода - 11 октября. Средняя температура воздуха за этот период равна + 12,1ºС.

Переход от даты перехода средней суточной температуры через 5ºС до даты перехода через 10ºС является лучшим временем для проведения весенних лесокультурных работ. В это время оптимальные влажность и температура почвы создают благоприятные условия для посева и посадки древесных пород.

Малый вегетационный период начинается с момента перехода средней суточной температуры воздуха через отметку + 10ºС. Продолжительность этого периода в среднем составляет 140 дней. Средняя дата окончания этого периода - 20 сентября. Средняя температура воздуха за этот период равна + 15,3ºС. Сумма среднесуточных температур за этот период составляет 2215ºС. За этот период в среднем выпадает 329 мм осадков.

Ранние весенние заморозки могут быть 4 мая, а поздние - 10 мая. Заморозки часто вызывают не только задержку или преждевременное прекращение вегетации, но и приводят к частичной или полной гибели растений. Из выращиваемых в питомнике пород к заморозкам очень чувствителен дуб; после чувствительны - сосна и желтая акация.

За начало лета приняты даты перехода средней суточной температуры воздуха через 15ºС и начала безморозного периода. При переходе температуры воздуха через 15ºС, наблюдается наибольшая активизация роста древесных и кустарниковых растений.

На территории Воронежской области такой период обычно наступает со второй половины мая.

В течение летнего сезона погодные характеристики меняются незначительно. В дневные часы в течение всего сезона преобладает погода с переменной кучевой облачностью, с ветрами северо-западного, западного и юго-восточного направлений, с температурой днем до 20…25° и с ясной, тихой и относительно прохладной ночью.

Летом, когда относительная влажность воздуха минимальна, а весенние запасы влаги почти исчерпаны, большое значение приобретают атмосферные осадки. Осадки выпадают, как правило, ливневого характера. Наибольшее количество осадков выпадает в июле, в этом же месяце наблюдаются максимальные температуры воздуха. Во второй половине лета (особенно в августе) и в начале осени преобладает малооблачная, сухая и жаркая погода.

В среднем за лето выпадает 197 мм осадков, т.е. 33,4 % от годовой суммы осадков.

В отдельные годы наблюдаются засухи. Повторяемость засушливых периодов в июле и августе возрастает. Суховеи наиболее часто наблюдаются в начале и в конце лета. Длительность суховейных периодов различна: от 2- 3 дней до недели и даже несколько больше. Относительно редко наблюдаются влажные летние сезоны.

Для оценки условий увлажнения (отношения прихода и расхода влаги) рассчитывается гидротермический коэффициент (ГТК). Гидротермический коэффициент (по Г.Т. Селянинову) определяется отношением количеств осадков (Р) за период с устойчивой среднесуточной температурой воздуха выше + 10ºС к сумме температур за этот период (Σ>10ºС) уменьшенный в 10 раз:

.

.

Таким образом, леса Воронежской области находятся в зоне недостаточного увлажнения.

Осень начинается со времени перехода средней суточной температуры воздуха через 15ºС в сторону понижения. Продолжается этот период с конца сентября до середины ноября.

Осенний период с устойчивой среднесуточной температурой менее 10ºС, но более 5ºС, наиболее благоприятен для производства осенних лесокультурных (лесопосадочных работ). Средняя температура осеннего периода + 4,3ºС. За это время выпадает 115 мм осадков.

Для осени характерно преобладание сырой, ветреной погоды с низкими температурами воздуха и частыми заморозками. Наступление осеннего периода характеризуется значительным понижением температуры воздуха и почвы, увеличением числа дождливых дней и облачности. Такие условия погоды обычно наступают после перехода средней суточной температуры воздуха через 10° и окончания безморозного периода, которое принимают за начало осени. Для осени, несмотря на общее ухудшение погоды и понижение температуры, характерны возвраты тепла. Осенние возвраты тепла продолжаются несколько дней и отличаются ясной, теплой и тихой погодой. Наиболее резко температура падает в октябре. В этот период преобладающей становится ненастная ветреная погода с довольно значительным количеством дождливых и пасмурных дней. С ноября увеличивается повторяемость пасмурных дней, выпадают длительные моросящие дожди, иногда устанавливается на несколько дней снежный покров, наблюдаются туманы.

К началу осени возрастает повторяемость заморозков и прекращается активная вегетация многих растений. Ранние осенние заморозки могут быть в третьей декаде августа, а поздние в конце сентября.

Начало зимы, определяется датой перехода средней суточной температуры воздуха через 0ºС в сторону понижения и образованием устойчивого снежного покрова (в среднем - 2 декабря). За зиму в среднем выпадает 188 мм осадков, т.е. 31,9 % годовой суммы осадков. Средняя температура зимнего периода - 7,5ºС. Начало зимы характеризуется неустойчивой погодой с частой сменой морозных дней, оттепелями и временным сходом снежного покрова. В течение зимы преобладает пасмурная погода с ветрами южного и юго-западного направления. Сравнительно часто выпадают осадки.

С образованием устойчивого снежного покрова, замерзанием почвы начинается устойчивая зима. В Воронежской области устойчивый снежный покров устанавливается в первой половине декабря. Наиболее раннее начало устойчивого снежного покрова отмечено в конце октября 1956 г. Иногда устойчивый снежный покров может наступить в начале января. Январь и февраль характеризуются наибольшей суровостью погоды. Однако морозная погода никогда не наблюдается в течение всей зимы без оттепелей. В результате периодически повторяющихся оттепелей снежный покров испытывает неоднократные уплотнения и к концу зимы приобретает слоистое строение. Максимальной высоты снежный покров достигает в феврале: 30-40 см на севере области и 20-30 см на юге. Снежный покров залегает неравномерно. Обычно снега много на опушках лесов и в оврагах, на полях снега бывает меньше. В теплые зимы устойчивый снежный покров, особенно на юге области (Россошь, Павловск), не образуется. Повторяемость таких зим 5-10'%.

Таким образом, зима характеризуется как умеренно холодная. Зимой преобладают ветра юго-западного направления. Как особо неблагоприятный фактор следует отметить метелистые ветры, которые могут наносить большой ущерб лесному хозяйству. Твердые осадки в виде снега сдуваются метелистыми ветрами в овраги и другие понижения, в результате чего толщина снежного покрова на полях уменьшается. Это может приводить к повреждению посадочного материала, а также уменьшению запасов воды на почвах.

Геоморфологически территория района проектирования представляет собой слабоволнистую равнину, понижающуюся с востока на запад. Наиболее высокие участки рельефа (165…169 м над уровнем моря) находятся на водоразделе рек Воронеж - Усманка и Усманка - Байгора, самые низкие (90 м над уровнем моря) - на пойменных участках долины Воронежа в межень. Рельеф здесь подразделяется на: водораздельные пространства с песчаными буграми и множеством болотных и полуболотных впадин; склоны к рекам со сглаженной поверхностью; сниженные бугристые пески второй надпойменной террасы и поймы рек Воронежа, Усмани и Ивницы.

Воронежская область расположена в черноземной зоне и занимает ее центральную часть. Черноземы на территории области получили преобладающее распространение, но среди них в силу изменения местных условий встречаются почвы солонцовые, серые лесные, дерново-подзолистые, перегнойно-карбонатные, аллювиальные, болотно-луговые и др.

На территории Воронежской области черноземные почвы представлены следующими подтипами: выщелоченным черноземом, мощным и обыкновенным черноземом.

В целом климат Воронежской области благоприятен для выращивания посадочного материала и создания лесных культур, что позволяет выращивать богатый ассортимент древесных и кустарниковых пород в питомниках, создавать высокопродуктивные культуры из большинства основных лесообразующих пород.

2. Проектирование технологического комплекса машин для производства и выкопки посадочного материала

Данные комплексы машин рассчитаны для выращивания и уборки в лесных питомниках сеянцев и саженцев для лесовосстановления и лесовыращивания.

Расчеты ведутся по следующим формулам.

Для начала рассчитываем ориентировочное количество рабочих дней для выполнения проектируемой операции:

,

где Дк - ориентировочное количество календарных дней;

кис - коэффициент использования календарного срока, который учитывает выходные дни, ремонт, техническое обслуживание и т.п.; кис=0,8…0,85.

Далее рассчитывается сменная производительность агрегата:

,

где Тсм - время смены;

φ - коэффициент использования времени смены; φ=0,5…0,8;

tпз - затраты времени на подготовительно-заключительные работы и отдых, tпз ≈ 1 час.

Затем находим количество смен, которое необходимо отработать для выполнения заданного объема работ:

,

где w - объем работ, га.

Плановое количество агрегатов определяем по формуле:

,

где ксм - коэффициент сменности;

ктг - коэффициент технической готовности; ктг=0,7…0,9.

Расчетное количество агрегатов nр получаем путем округления nпл в большую или меньшую сторону. При выполнении первоочередных операций округление ведем в большую сторону.

Рассчитаем уточненное количество рабочих дней:

.

Уточненное количество календарных дней находим из формулы:

.

Результаты расчетов заносятся в соответствующую таблицу.

При планировании последующих операций учитывается занятость тракторов в это время.

При проектировании технологических комплексов машин стремятся к уменьшению потребного числа лесохозяйственных машин и средней загрузке тракторов не менее 200 смен в году, что обеспечивается рациональным выбором операций и полным использованием агротехнических сроков.

2.1 Технологический комплекс машин для выращивания сеянцев

Согласно задания в посевном отделении питомника проектируем выращивать однолетние сеянцы сосны обыкновенной на площади 13 га.

Посадочный материал выращивают для создания лесных культур, защитных, рекреационных и озеленительных насаждений. При этом используют различные технологии. Технология выращивания посадочного материала - это совокупность агротехнических приемов и операций, обеспечивающих выращивание в лесном питомнике посадочного материала заданного качества.

В настоящее время основным посадочным материалом для создания лесных культур являются сеянцы, выращенные из семян в посевном отделении питомника. Технология их выращивания предусматривает выполнение системы агротехнических мероприятий, направленных на получение высококачественных сеянцев. К такому посадочному материалу относятся растения, которые имеют определенные размеры надземной и подземной частей, свойственные данному виду и возрасту, оптимальное соотношение их биомасс и накопившие при выращивании в питомнике. Достаточное количество запасных питательных веществ, необходимых для приживания сеянцев и их первоначального роста после пересадки.

При выращивании сеянцев проводят следующие основные виды работ: подготовку семян к посеву, основную и предпосевную обработку почвы, посев семян, уход за посевами до появления всходов и за выращиваемыми сеянцами, а также инвентаризацию, выкопку и хранение посадочного материала.

В питомнике стараются использовать легкие трактора тягового класса 6…14 кН, что уменьшает воздействие на почву и капиталозатраты.

Предпосевную обработку почвы проводят в целях создания слоя почвы необходимой рыхлости с выровненной поверхностью, без глыб и крупных комков для уменьшения испарения; усиления микробиологической деятельности и улучшения пищевого режима пахотного слоя; очистки поля от проросших сорняков; подготовки почвы для проведения последующих полевых работ и, прежде всего, для посева семян.

Предпосевную обработку почвы проектируем проводить также плугом ПЛН-4-35 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Весной под предпосевную обработку почвы вносим минеральные удобрения разбрасывателем мульчи и удобрений РМУ-0,8 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Посев семян сосны проектируем производить сеялкой СЛУ-5-20 в агрегате с трактором МТЗ-82.

В связи с тем что семена сосны обыкновенной в почву заделывают на глубину до 2-х сантиметров посевы мульчируются опилками слоем толщиной 1-1,5 см.

Мульчирование защищает верхний слой почвы от пересыхания и образования почвенной корки, сдерживает прорастание семян сорняков. Мульчирование проводится разбрасывателем мульчи и удобрений РМУ-0,8 в агрегате с трактором МТЗ -82.

Своевременная прополка сорняков и рыхление почвы является важным агротехническим приемом в решении проблемы выращивания посадочного материала, так как сорняки могут затенять сеянцы, снижать фотосинтез и являться промежуточными хозяевами болезней, а также конкурировать с сеянцами в борьбе за запасы влаги и питательные вещества.

Прополка сорняков и рыхление почвы между посевными строчками и межленточных пространствах проводится культиватором КРСШ -2,8А в агрегате с трактором МТЗ-82. Прополку сорняков проводим 3 раза в течении лета.

Первый уход проводится на глубину 5-6 см, при каждом последующем глубину увеличивают на 3 см. с таким расчетом, чтобы последний уход был выполнен на глубину 12 см.

Для предотвращения болезней сеянцев проводим их химическую обработку ядохимикатами типа «Зеллек-супер» опрыскивателем навесным ОН-400 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Одним из важнейших агротехнических приёмов обеспечивающим норму выхода стандартных сеянцев с единицы площади является полив посевов, который планируем осуществлять опрыскивателем ОН-400 в агрегате с трактором МТЗ-82. Режим полива зависит от лесорастительной зоны, биологических особенностей пород (требовательность к влаге) и фенологических периодов развития посадочного материала.

Сосна обыкновенная относится к группе наиболее требовательных к влаге (I группа), исходя из этого, проектируем провести 5 поливов.

Следующей весной однолетние сеянцы выкапывают для пересадки в школьное отделение или отправки на лесокультурную площадь. Выкопку посадочного материала осуществляем выкопочной машиной ВМ-1,25 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Технология выращивания сеянцев сосны представлена в таблице 3.

Рассчитаем количество календарных дней для выполнения запроектированных операций (кис принимаем равным 0,83):

Рассчитаем сменную производительность используемых агрегатов (время смены принято равным 12 часам, коэффициент использования времени смены - 1,5):

Рассчитаем количество смен, которое необходимо отработать для выполнения заданного объема работ:

Плановое количество агрегатов равно (ктг принят равным 0,8):

Таблица 3 - Технологический комплекс машин для выращивания однолетних сеянцев сосны обыкновенной

Рассчитаем уточненное количество рабочих дней:

Уточненное количество календарных дней будет равно:

Аналогичным образом рассчитываются и остальные технологические комплексы машин.

2.2 Технологический комплекс машин для выращивания саженцев

Согласно заданию, в школьном отделении питомника проектируется выращивать саженцы ели в течение двух лет.

Саженцы древесных пород и кустарников выращивают в школьном отделении питомника. Использование для лесокультурных работ саженцев перспективно: культуры, созданные саженцами, меньше страдают от заглушения травой, чем созданные 1...3-летними сеянцами, сокращается количество агротехнических уходов и осветлений в раннем возрасте.

При высокой агротехнике выращивания и оптимальной густоте стояния у саженцев гармонично развиваются все части растения, накапливается оптимальное количество питательных веществ, необходимых для их приживания и первоначального роста после посадки, более оптимально соотношение между надземной частью растения и корневой системой, между ассимиляционным аппаратом и всасывающими корнями. Саженцы лучше приживаются, в меньшей степени испытывают послепосадочное торможение роста в высоту, чем сеянцы; раньше вступают в период быстрого роста и быстрее выходят из-под полога нежелательных лиственных пород.

Для выращивания саженцев в древесную школу высаживают молодые пластичные сеянцы. После частичной обрезки у сеянцев корней перед посадкой в школу в последующем происходит формирование более компактной корневой системы, значительно лучше сохраняющейся при повторной выкопке и пересадке в культуры, чем у сеянцев того же возраста.

Продолжительность выращивания саженцев в школьном отделении определяется их целевым назначением, а их возраст - по количеству лет выращивания в школе.

Почву в древесной школе обрабатывают на большую глубину, чем в посевном отделении, но системы обработки почвы в полях севооборота аналогичны применяемым в посевном отделении. Глубина вспашки почвы в школьном отделении определяется размерами корневых систем выращиваемых саженцев. В лесостепной зоне она составляет 40…50 см. Для этого применяют навесной плуг общего назначения ПЛН-4-35 с почвоуглубителями в агрегате с трактором ДТ-75М. Оборот пласта при вспашке делают на глубину залегания гумусового или окультуренного горизонта с дополнительным рыхлением нижележащих горизонтов на требуемую глубину обработки почвы.

Посадочный материал высаживают в школу весной или осенью. Осенняя посадка допустима на легких, структурных почвах в районах с достаточным количеством осадков в осенний период и с устойчивым снежным покровом. Корневая шейка при посадке должна быть ниже поверхности почвы в засушливых районах на 3...4 см.

Посадку проектируем проводить сажалкой школьной навесной СШН-3/5 в агрегате с трактором ДТ-75М в пятирядном варианте.

Высаженные растения оправляют так, чтобы они стояли прямо; почву около них уплотняют, чтобы корни тесно соприкасались с почвой. После этого почву рыхлят, а в засушливых районах при недостатке влаги поливают. Последующие уходы заключаются в рыхлении почвы, прополке сорняков, поливах, подкормке, формировании штамба и кроны, борьбе с вредителями и болезнями. Рыхление почвы способствует не только накоплению и сбережению влаги, но и получению посадочного материала с компактной и хорошо развитой корневой системой. Глубина рыхления почвы с возрастом выращиваемых саженцев увеличивается от 7 до 15...16 см.

Подкорму саженцев проводят рано весной, начиняя со второго года после посадки, полным минеральным удобрением (нитроаммофоской, 16% д.в.). Подкормки проектируем корневые путем внесения удобрений в почву на глубину 10…15 см культиватором - растениепитателем КРСШ-2,8А в агрегате с трактором МТЗ-82.

Технология выращивания саженцев ели представлена в таблице 4.

Коэффициент сменности принят равным 1,5, время смены - 12 часов, кис - 0,83, ктг - 0,8.

2.3 Технологический комплекс машин для обработки пара

Основную обработку почвы проектируем проводить по системе раннего пара. При обработке почвы по системе раннего пара основную вспашку проводят весной плугом ПЛН-4-35 в агрегате с трактором ДТ-75М на глубину 26…30 см с одновременным боронованием.

В течение лета путем послойной трехкратной культивации с одновременным боронованием проектируем содержать пар в рыхлом и чистом от сорняков состоянии. Глубина обработки составляет 5…12 см. Каждую последующую культивацию делают на большую глубину. Культивацию проводят паровым культиватором КПС-4 в агрегате с трактором МТЗ-82.

В паровых полях ведут борьбу с многолетними сорняками вегетативного происхождения (осот, бодяк, пырей, луговик, полевица и пр.) путем применения гербицидов сплошного действия, распад которых происходит в течение одного сезона, и остаточная токсичность не представляет опасности для выращиваемых в следующем году древесных растений. Сочетание приемов культивации пара с применением гербицидов дает наиболее надежные результаты по уничтожению многолетних сорняков. Для этого проводят однократную обработку опрыскиванием гербицидами «Старане» и «Зеллек-супер» в дозе 350 г/га и 150 г/га по действующему веществу соответственно. Опрыскивание осуществляют в сухую погоду в течение июля-августа после боронования. Сорняки семенного происхождения уничтожают культивацией. Для борьбы с сорняками проектируем применять опрыскиватель ОН-400 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Осеннюю безотвальную перепашку производят на глубину 30 см тем же плугом без предплужников и без отвалов на основных корпусах

Перед началом обработки почвы на паровых полях равномерно разбрасываются органические удобрения, доза внесения которых зависит от обеспеченности почвы гумусом. Удобрения под вспашку вносим органические удобрения полуприцепом-разбрасывателем 1ПТУ-4 в агрегате с трактором МТЗ-82.

Технологический комплекс машин для обработки раннего пара представлен в таблице 5.

Коэффициент сменности принят равным 1,5, время смены - 12 часов, кис - 0,83, ктг - 0,8.

3. Проектирование технологического комплекса машин для лесовосстановления

По принятой в лесохозяйственной практике классификации выделяются четыре категории лесокультурных площадей:

а - пустыри, прогалины, поляны, бывшие сельскохозяйственные угодья, старые вырубки и гари с удаленными или сгнившими пнями, участки с очень редкими пнями или единичными деревьями без естественного возобновления, на которых возможна сплошная обработка почвы при лесовосстановлении или лесоразведении;

б - вырубки, редины и гари без естественного возобновления с наличием пней до 500 шт/га на почвах с постоянным или временным избыточным увлажнением (гигротропы 3-5) и до 600 шт/га на свежих и сухих почвах (гигротропы 0-2), где возможна частичная механизированная обработка почвы бороздами или полосами без предварительной корчёвки;

в - вырубки, редины и гари без естественного возобновления с наличием пней более 500 (гигротропы 3-5) и более 600 шт/га (гигротропы 0-2), на которых для частичной механизированной обработки почвы требуется предварительная полосная корчёвка и расчистка;

г - вырубки или гари, обычно старые, неудовлетворительно возобновившиеся главной породой или возобновившиеся мягколиственными породами и кустарниками, изреженные насаждения с густым подлеском, где для введения главной породы путём создания культур необходима предварительная расчистка и корчёвка, а затем частичная обработка почвы (при средней высоте мягколиственных пород 2 м и более и сомкнутом пологе площади этой категории относятся к фонду реконструкции).

Приведённая классификация основана на двух факторах: состоянии лесовозобновительного процесса и технологических возможностях в связи с наличием или отсутствием препятствий для обработки почвы (пнистость).

Таблица 4 - Технологический комплекс машин для выращивания двухлетних саженцев ели европейской

Таблица 5 - Технологический комплекс машин для обработки раннего пара

По степени доступности для лесокультурной техники свежие 1…3-летние вырубки подразделяются на следующие категории:

а1 - доступные без расчистки полос: количество пней - до 500 шт./га; захламленность - меньше 15 плотных м3/га;

а2 - доступные после расчистки полос: количество пней - до 500 шт./га; захламленность - более 15 плотных м3/га;

а3 - доступные после частичной полосной корчевки пней: количество пней - более 500 шт./га; захламленность - меньше 15 плотных м3/га;

а4 - доступные после полосной расчистки с частичной корчевкой пней: количество пней - более 500 шт./га; захламленность - более 15 плотных м3/га.

Вырубки старые четырех и более лет, на которых нет естественного возобновления хозяйственно ценных пород, подразделяются на следующие категории:

б1 - необходима полосная или сплошная расчистка: сомкнувшиеся лиственные молодняки со средней высотой более 2 м (фонд реконструкции);

б2 - невозобновившиеся вырубки с количеством пней до 500 шт./га доступны для обработки почвы;

б3 - невозобновившиеся вырубки с количеством пней более 500 шт./га, требуется полосная корчевка пней.

Проектирование технологии лесокультурных работ начинается с разработки агротехнических требований, осуществление которых позволит обеспечить в данных лесорастительных условиях высокую приживаемость и успешный рост посевов и посадок. Агротехника устанавливается для каждой технологической группы с учётом избранных методов и способов производства культур, экологических особенностей и категорий лесокультурных площадей. В агротехнических требованиях должно быть полностью учтено зональное положение объекта проектирования (лесорастительная зона и подзона).

В каждом предлагаемом варианте комплекс агротехнических мероприятий должен оказать мелиорирующее воздействие на условия местопроизрастания лесокультурных площадей. Прежде всего, это проявляется в улучшении водного, теплового режимов и аэрации верхних горизонтов почвы, что положительно влияет на её биохимическую активность и условия минерального питания молодых культур. Для успешного укоренения посевов и посадок важно также создать оптимальную плотность в поверхностном слое почвы.

С учётом установленных агротехнических требований далее разрабатываются наиболее эффективные для каждой группы лесокультурных площадей технологические решения на базе комплексной механизации. Проектирование технологии ведётся по фазам лесокультурного производства: подготовительные работы (лесорасчистка), обработка почвы, посадка (посев), уходы. Технологические схемы могут различаться по составу фаз в зависимости от категории и состоянии площадей, намеченных методов и способов выращивания культур.

После определения фазовой структуры технологического процесса по каждой проектируемой схеме решается вопрос о тяговых средствах. В соответствии с категорией площадей и почвенно-грунтовыми условиями выбирается один, базовый для данной технологии, трактор соответствующего тягового класса с комплексом необходимых машин и орудий. При наличии в технологии отдельных особо энергоёмких операций (плантажная вспашка, корчёвка и др.) допускается использование дополнительно более мощного трактора.

Для лесокультурных работ на вырубках и гарях целесообразнее рекомендовать специальные лесохозяйственные и трелёвочные тракторы, колёсные и гусеничные. На открытых площадях без пней можно применять также сельскохозяйственные тракторы общего назначения. На переувлажнённых почвах используются болотоходные модификации гусеничных тракторов.

3.1 Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубках с дренированными почвами

Согласно задания, лесокультурная площадь относится к категории а3; доступна после частичной полосной корчевки пней.

В данных условиях проектируем применять следующие операции и машины:

·    полосная расчистка вырубок с корчевкой пней машиной ОРП-2,6 в агрегате с трактором ЛХТ-55: ширина полос - 2,0…2,5 м, расстояние между центрами полос - 3,0 м;

·        обработка почвы с нарезкой борозд и шириной междурядий 2,5…3,0 м плугом лесным двухотвальным ПЛ-1 в агрегате с трактором ЛХТ-55;

·        доставка посадочного материала на машине ГАЗ-66-01;

·        посадка лесных культур сеянцами с открытой корневой системой по бороздам лесопосадочной машиной МЛУ-1 в агрегате с трактором ЛХТ-55; лесные культуры проектируем создавать смешанными из сеянцев сосны обыкновенной и последующего естественного возобновления хозяйственно-ценных пород.

·        осветление лесных культур агрегатом ленным химическим АЛХ-2 в агрегате с трактором ДТ-75М.

Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с дренированными почвами представлен в таблице 6.

Так как сменная производительность большинства машин для лесовосстановления на вырубках задана в км/ч, нужен ее перерасчет на га/ч, для чего необходимо знать путь, проходимый машиной на 1 га и зависящий от расстояния между проходами машины:

,

где А - расстояние между проходами машины.

В данном случае расстояние между проходами машины равно ширине междурядий и составляет 3 м.

Производительность в га/ч может быть рассчитана по формуле:

,

где  - производительность агрегата в км/ч.

км/га

С учетом этого рассчитаем часовую производительность в га/ч на примере оборудования для расчистки и раскорчевки полос ОРП-2,6. Для данной машины производительность дана в км/ч и составляет 1,5.

3.2 Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубках с временно переувлажняемыми почвами

Согласно задания лесокультурная площадь относится к категории б2, а лесные культуры в данных условиях проектируем создавать с шириной междурядий 5 м по пластам, образованным плугом лесным двухкорпусным одноотвальным ПЛ-2-50.

Данная технология включает в себя следующие операции:

·    обработка почвы плугом ПЛ-2-50 в агрегате с трактором ЛХТ-55;

·        доставка посадочного материала - ГАЗ-66-01;

·        посадка лесных культур по пластам - машина для посева и посадки леса по пластам СЛ-2 в агрегате с трактором ЛХТ-55;

·        осветление лесных культур - агрегат лесной химический АЛХ-2 в агрегате трактором ДТ-75М.

Путь, проходимый машиной на 1 га равен:

,

С учетом этого рассчитаем часовую производительность в га/ч на примере плуга ПЛ-2-50. Для данной машины производительность дана в км/ч и составляет 1,5.

Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с временно переувлажненными почвами представлен в таблице 7.

3.3 Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубках с постоянно избыточно увлажненными почвами

Создание лесных культур в условиях а4 проектируем создавать, согласно задания, по пластам осушительных канав и состоит из следующих операций:

·    полосная раскорчевка пней (ширина полос 3 м, расстояние между центрами полос - 6 м) - оборудование для расчистки и раскорчевки полос ОРП-2,6 в агрегате с трактором ЛХТ-55;

·        обработка почвы пластами по раскорчеванным полосам плугом канавокопателем ПКЛН-500А в агрегате с трактором Т-130Б;

·        доставка посадочного материала - ГАЗ-66-01;

·        посадка лесных культур - машина СЛ-2 в агрегате с трактором Т-130Б; машина лесовосстановление посадочный трактор

·        агротехнический уход за лесными культурами - агрегат лесной химический АЛХ-2 в агрегате с трактором ДТ-75М;

·        осветление лесных культур - машина АЛХ-2 в агрегате с трактором ДТ-75М;

·        внесение удобрений - машина для внесения удобрений МВУ-1 в агрегате с трактором ЛХТ-55.

Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с постоянно избыточно увлажненными почвами приведен в таблице 8.

Путь, проходимый машиной на 1 га равен:

,

С учетом этого рассчитаем часовую производительность в га/ч на примере плуга ПКЛН-500А. Для данной машины производительность дана в км/ч и составляет 1,5.

Таблица 6 - Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с дренированными почвами

Таблица 7 - Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с временно переувлажняемыми почвами

Таблица 8 - Технологический комплекс машин для создания лесных культур на вырубке с постоянно избыточно увлажненными почвами

4. Проектирование технологического комплекса машин для защитного лесоразведения

Лесоразведение - это создание и выращивание лесных насаждений искусственного происхождения (лесных культур) на землях, ранее не находившихся под лесом.

Целями лесоразведения являются создание лесов на нелесных землях, сокращение непродуктивных земель лесного фонда, создание защитных насаждений на землях, не входящих в лесной фонд.

Ветроломные (полезащитные) лесные полосы выращивают для ликвидации или ослабления отрицательного воздействия на сельскохозяйственные культуры засухи, суховеев, ветровой эрозии, холодных и метелевых ветров, и улучшения микроклимата с целью повышения урожайности.

На приводораздельных плато и склонах с крутизной до 3° при отсутствии интенсивной водной эрозии создают основные (продольные) и вспомогательные (поперечные) лесные полосы.

Основные полосы размещаются по длинным границам полей севооборотов параллельно друг другу и перпендикулярно направлению наиболее вредоносных ветров. В тех случаях, когда при размещении основных полос нужно учесть направления других неблагоприятных ветров, границ полей или особенности внутренней ситуации, допускается отклонение полос от перпендикулярного направления на угол в 30°. Вспомогательные полосы размещаются перпендикулярно основным.

В зависимости от метеорологических условий рекомендуются полезащитные полосы продуваемой, ажурной и ажурно-продуваемой конструкции. Климатической особенностью района проектирования - мягкая зима, поэтому полосы создаются ажурной конструкции.

Ширина полосы определяется расстоянием между опушечными рядами и шириной двух закраек, которые должны постоянно находиться в минерализованном состоянии, чтобы не допускать распространения сорняков из полос на пашню. Ширина каждой закрайки принимается, как правило, равной половине ширины междурядья, но не менее 1,25 м и не более 3 м. Ширина полос должна быть не более 15 м, так как ее увеличение приводит к формированию непродуваемых полос, дополнительному отчуждению пашни и снижению экономической эффективности полезащитных мероприятий.

Согласно задания, проектируем создавать полезащитные лесные полосы с шириной междурядий 3 м на неорошаемых землях с предварительной подготовкой почвы, заключающейся в лущении стерни.

Технологический комплекс машин для создания полезащитных лесных полос представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Технологический комплекс машин для создания полезащитных лесных полос на неорошаемых землях

Первоначальная густота посадки лесополос при схеме размещения 3×1 м составит:

Величина дополнения посадки составляет 20% от первоначальной густоты посадки и равна:

Производительность машины КЯУ-60 равна 100 ям/ч. Рассчитаем производительность данной машины в га/ч:

.

5. Составление графика машиноиспользования тракторов

Вначале данные из составленных ранее таблиц с расчетами технологических комплексов машин переносятся в сводную таблицу со сквозной нумерацией (по той же форме), при этом при необходимости корректируются сроки выполнения некоторых видов работ в пределах установленных агротехнических сроков с целью уменьшения потребного количества тракторов.

На основании сводной таблицы технологических комплексов машин (таблица 8) строится график машиноиспользования.

Прямоугольники, относящиеся к разным технологическим комплексам машин, раскрашиваются в соответствующие цвета.

В целях получения более равномерной загрузки тракторов при появлении отдельных пиков допускается сглаживание диаграммы путем переноса части работ, выполняемых трактором одной марки, на диаграммы ля других марок тракторов, менее загруженных в этот календарный период.

По пиковым значениям графика машиноиспользования на отдельных видах работ определяется потребное количество рабочих машин и делается вывод о потребном количестве тракторов каждой марки.

Таблица 8 - Сводная таблица технологических комплексов машин

6. Технико-экономические показатели использования предлагаемой системы машин

Техническую оснащенность и эффективность использования машин и оборудования планируют с помощью абсолютных и относительных показателей.

Коэффициент использования тракторного парка показывает степень использования парка тракторов за сезон работы (апрель-октябрь).

,

где  - количество отработанных машино-дней;

 - суммарное количество дней простоя тракторов из-за отсутствия работы и других причин.

,

где Дс - количество дней в сезоне;

n - количество работающих тракторов.

Коэффициент сменности характеризует степень использования агрегатами времени суток. Он определяется по формуле:

,

где  - суммарное число отработанных за сезон машино-смен.

Результаты расчетов приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Показатели работы применяемых в ТКМ тракторов

Т.к. ни один из тракторов не набрал 200 машино-смен за год, то привлекаемые для работы трактора планируем брать в аренду в необходимые сроки.

Заключение

Планирование технологических комплексов машин является важнейшим звеном в области лесного хозяйства. Оно позволяет определить потребное количество агрегатов для выполнения текущих работ по лесовосстановлению и лесоразведению, а также отыскать пути по повышению производительности и коэффициентов использования машинотракторного парка.

Подводя итоги проделанной работы, получились следующие данные:

·    на выращивании сеянцев для выполнения заданного объема работ требуется 2 трактора и 6 машин;

·        на выращивании саженцев - 2 трактора и 6 машин;

·        на обработке пара - 2 трактора и 4 машины;

·        на вырубках с дренированными почвами - 4 трактора и 5 машин;

·        на вырубках с временно переувлажняемыми почвами - 2 трактора и 3 машины;

·        на вырубках с постоянным переувлажнением - 3 трактора и 5 машин;

·        на лесоразведении - 2 трактора и 11 машин.

Для выполнения всего комплекса работ требуется 4 трактора и 25 машин.

Анализ коэффициентов использования тракторного парка показал, что трактора недоиспользуются и выполняют работу не все 1,5 смены, а менее. Исправить данную ситуацию можно путем увеличения объема работ и уменьшением потребного количества тракторов, что не всегда возможно из-за жестких рамок агротехнических сроков (например, посев семян или посадка леса).

Список использованной литературы

1.   Агроклиматический справочник по Воронежской области. М., 1985.

. Александров, А.И., Дроздов И.И. Основы лесокультурного проектирования. Учебное пособие по специальности 260400 "лесное и лесопарковое хозяйство". - М.: МГУЛ, 1999г. - 54 с.

. Калиниченко, Н.П., Силаев Г.В., Шапкин О.М. Организация и технология лесохозяйственных работ. - М.: Агропромиздат, 1987. - 300 с.

4.       Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование СССР. - М.: Наука, 1973. - 203с.

5.   Лесные культуры: Учебник /Под общ. ред. проф. А.Р. Родина. - М.: ВНИИЛМ, 2002. - 440 с.

. Наставление по выращиванию посадочного материала древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках РСФСР. - М.: Лесная пром-сть, 1979. - 175 с.

7.       Новосельцева А.И., Родин А.Р. Справочник по лесным культурам. М.: Лесная пром-сть, 1984. - 312 с.

.        Новосельцева А.И., Смирнов Н.Н. Справочник по лесным питомникам. М.: Лесная пром-сть, 1983. - 280 с.

.        Основные положения по лесовосстановлению и лесоразведению в лесном фонде Российской Федерации. - М.: ВНИИЦлесресурс, 1993. - 11 с.

.        Система машин для комплексной механизации лесохозяйственного производства на 1986-95 гг. Часть IV. Лесное хозяйство и защитное лесоразведение. М.: АгроНИИТЭИИТО, 1986. - 202 с.

.        Система машин в лесном хозяйстве. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 260400 «Лесное хозяйство» / Составитель О.Р. Чайка. Брянск, 2004. - 29 с.