Рабочие органы лесопосадочных машин

Основными рабочими органами лесопосадочных машин являются сошники, посадочные аппараты и заделывающие рабочие органы.
   Сошники. Сошники предназначены для образования посадочного места с целью размещения корневой системы сеянцев или саженцев при посадке. К сошникам предъявляются следующие требования: стенки посадочного места должны быть без значительного уплотнения и замазывания; должно быть обеспечено рыхление почвы в зоне расположения корневой системы; в начале движения заглубление в почву сошника должно быть обеспечено на расстоянии 1,0... 1,2 м (±0,02 м); должны преодолеваться твердые включения, находящиеся в почве; сошники не должны забиваться растительными остатками; должны противостоять абразивному износу.
  В связи с большим разнообразием почвенных условий создано немало типов сошников: коробчатые, дисковые, ножевидные качающиеся, лункообразующие.
  Коробчатый сошник с острым углом вхождения в почву (анкерный) образует посадочное место в виде непрерывной щели и представляет собой коробку из листовой стали, установленную на стойке, заостренную в передней части и полую — в задней (рис. 8.2, а). Такие сошники применяют на машинах, работающих на хорошо обработанных почвах без наличия в них твердых включений. Частицы почвы будут двигаться вверх при условии, когда угол вхождения сошника а < 90° - ср, где ср — угол трения почвы о материал сошника. Под действием вертикальной составляющей сил сопротивления почвы Rv направленной вниз, сошник быстро заглубляется. Для уравновешивания этой силы и обеспечения устойчивости сошника по глубине в конструкциях машин предусматривается установка опорных элементов, обычно опорных колес. Преимуществом такого сошника являются устойчивость глубины хода и быстрая заглубляемость; недостатками — забиваемость растительными остатками, уплотнение почвы на стенках посадочной щели, плохая преодолеваемость включений.
Коробчатый сошник с тупым углом вхождения в почву (рис. 8.2, б) также образует посадочное место в виде непрерывной щели. У такого сошника частицы почвы и растительные остатки перемещаются по груди сошника вниз, обеспечивая его самоочищаемость. Частицы почвы будут перемещаться вниз при соблюдении условия а>90° + ф. Под действием вертикальной составляющей сил сопротивления почвы Rz, направленной вверх, сошник стремится выглубиться. Сила Rz уравновешивается силой тяжести, приходящейся на сошник. Такой сошник не забивается почвой и растительными остатками, хорошо преодолевает включения, находящиеся в почве. Однако этот тип сошника плохо заглубляется в почву и имеет более высокое тяговое сопротивление.
Коробчатый комбинированный сошник представляет собой сочетание сошников с острым и тупым углами вхождения в почву (рис. 8.2, в). Нож 1 с тупым углом вхождения в почву имеет значительно меньшую толщину по сравнению с коробкой 2, поэтому создает и меньшее сопротивление. Коробчатая часть имеет °стрый угол вхождения а 2, поэтому обладает преимуществами анкерного сошника. Для рыхления уплотненных стенок на щеках коробки установлены рыхлители 3 с острым углом вхождения в Почву а 3. За счет рыхлителей обеспечивается более устойчивый Х°Д сошника. Этот тип сошника нашел наибольшее распространение на лесопосадочных машинах, работающих в тяжелых условиях (вырубках, горных склонах и т.п.).

Рис. 8.2. Типы сошников лесопосадочных машин:

а — коробчатый анкерный; б — коробчатый с тупым углом вхождения в почву; в — коробчатый комбинированный; 1 — нож; 2 — коробка; 3 — рыхлитель; г " коробчатый асимметричный; 1 — сошник; 2 — посадочная щель; д — однодисковый; 1 — сферический диск; 2 — устройство для изменения угла наклона; е " двухдисковый; 1 — диск; 2 — оградитель; ж — ножевидный качающийся; з лункообразующий; 1 — сошник; 2 — рычаг; 3 — кулачок

Коробчатый асимметричный сошник (рис. 8.2, г) установлен с наклоном в правую сторону и образует непрерывную посадочную щель 2 с наклоном вправо левой стенки на 7°, правой — на 15°. 0 передней части сошника 1 установлен нож с переменным углом вхождения в почву, что уменьшает забиваемость растительными остатками. Этот тип сошника обеспечивает заделку корневой системы растения влажной почвой, поднятой из нижних горизонтов посадочной щели. Такие сошники применяются на машинах, предназначенных для создания защитных лесных насаждений на почвах низкой влажности.
  Однодисковый сошник представляет собой сферический диск 1 (рис. 8.2, д), установленный под углом наклона к вертикали на угол Р= 5...25°, с углом атаки, равным 4...20°. Сошник образует непрерывную посадочную щель, стенки которой имеют наклон на угол р. Такой тип сошника применяется для наклонной посадки сеянцев или саженцев по пластам.
Двухдисковый сошник (рис. 8.2, е) состоит из двух сферических или плоских дисков 1, установленных на полуосях или на одной изогнутой оси под углом друг к другу \|/ = 12... 14° так, чтобы их режущие кромки смыкались в передней части на некоторой высоте в точке т. Высаживаемые растения подаются в пространство между вращающимися дисками. Для предохранения корней от повреждений сверху сошника между дисками установлен оградитель 2 (коробка) из листовой стали.
Дисковые сошники хорошо работают на влажных и торфяных почвах, меньше забиваются растительными остатками, хорошо преодолевают препятствия. Однако они имеют большую массу и габаритные размеры, неустойчивы по глубине хода. Их применяют на посадочных машинах, предназначенных для посадки культур по пластам, которые необходимо сохранить от разрушения.
Ножевидный качающийся сошник (рис. 8.2, ж) образует посадочное место в виде лунки. Сошник совершает качающиеся движения вокруг оси 0 при помощи гидропривода. Место образования лунки и шаг посадки выбираются сажальником, который управляет гидроприводом. Этот тип сошника имеет меньшую энергоемкость, может работать на необработанной почве и нераскорчеванной вырубке.
Лункообразующий сошник (рис. 8.2, з) представляет собой сошник 1, установленный жестко на качающемся рычаге 2, который поднимается вверх под действием кулачка 3, приводимого во вращение от вала отбора мощности трактора через редуктор. При Повороте кулачка 3 рычаг 2 освобождается от его опоры, под действием силы тяжести падает, сошник 1 внедряется в почву. При движении агрегата силой тяги трактора сошник перемещается вперед по ходу движения машины, сдвигая почву и образуя при Этом лунку. Достоинством такого сошника является его универсальность, так как он может работать на различных лесокультурных площадях. Недостатками являются сложность конструкции привода, большие динамические нагрузки в нем, сложность изменения шага посадки.

Посадочные аппараты. Посадочные аппараты предназначены ддя подачи посадочного материала в посадочное место и удержания его во время первоначальной заделки почвой.

К посадочным аппаратам предъявляются следующие основные агролесотехнические требования: повреждение посадочного материала должно быть в допустимых пределах; шаг и глубина посадки должны быть равномерными; скорость движения посадочного материала относительно почвы в момент заделки корней должна быть равна нулю; в момент заделки корневой системы необходимо обеспечивать вертикальное положение посадочного материала.
Для выполнения этих требований на лесопосадочных машинах применяется несколько типов посадочных аппаратов, основными из которых являются: ротационные (лучевые и дисковые); рычажные (с качающимся и перемещающимся по сложной кривой захватами); конвейерные (ременные, цепные, гусеничные); гравитационные.
Ротационный лучевой посадочный аппарат (рис. 8.3, а) имеет наибольшее применение в лесопосадочных машинах. Он состоит из вала с жестко установленной ступицей и диском 4, на котором установлены держатели 3 с захватами 2. При вращении вала со ступицей ролики 1 набегают на верхний раскрыватель 5 и, взаимодействуя с ним, раскрывают захват в верхней части для закладки в него посадочного материала. После схода с раскрывателя захват 2 при помощи пружины закрывается, удерживая растение и перенося его в посадочную щель. При нахождении захвата 2 с растением в нижнем положении ролик 1 наталкивается на нижний раскрыватель 6 и открывает захват, освобождая растение. Регулировка момента раскрытия и закрытия захватов осуществляется перемещением раскрывателей, а шаг посадки — изменением числа держателей с захватами на диске.
Ротационный дисковый с эластичным кольцом (рис. 8.3, б) представляет собой жесткий диск 1, закрепленный на ступице 2, которая установлена на оси. Эластичное кольцо 4, являющееся захватом, прижимается к жесткому диску 1 пружинящими спицами 3, вставленными в углубления ступицы. На раме машины в верхней и нижней частях жесткого диска 1 установлены раскрывающие и прижимные ролики. При движении машины вращение передается на жесткий диск 1 с эластичным кольцом 4. При вращении жесткого диска 1 раскрывающие ролики отделяют эластичное кольцо 4 от жесткого диска 1 в местах захвата и в ы с а д к й посадочного материала. На остальных участках пути посадочный материал удерживается между жестким диском 1 и эластичны

Рис. 8.3. Типы посадочных аппаратов лесопосадочных машин:

а — ротационный лучевой; 1 — ролик; 2 — захват; 3 — держатель; 4 — диск; 5 — верхний раскрыватель; 6 — нижний раскрыватель; б — ротационный дисковый с эластичным кольцом; 1 — жесткий диск; 2 — ступица; 3 — спица; 4 — эластичное Кольцо; в — рычажный с качающимся захватом; 1 — верхний упор; 2 — захват; 3 — рычаг-кулиса; 4 — ползун; 5 — нижний упор; 6 — кривошип; г — ременный; ' — эластичная подушечка; 2 — плоский ремень; 3 — клиновидный ремень; 4 — ^кив клиновидного ремня; 5 — шкив плоского ремня; д — цепной; 1 — держатель; 2 — цепь; 3 — направляющая планка; е — гусеничный; 1 — направляющий Каток; 2 — гусеница; 3 — держатель; 4 — верхний раскрыватель; 5 — нижний раскрыватель кольцом 4 спицами 3 и прижимными роликами.

Момент отделения эластичного диска осуществляется изменением положения раскрывающих роликов, шаг посадки — произвольный.
Рычажный посадочный аппарат с качающимся захватом (рис. 8.3, в) представляет собой кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой, преобразующей вращательное движение кривошипа 6 в качательное движение рычага-кулисы 3. При движении машины вращается кривошип 6, от которого через ползун 4 движение передается на рычаг-кулису 3 с захватом 2, который совершает качательное движение в продольно-вертикальной плоскости. При подходе к верхнему положению одна из створок захвата 2 набегает на верхний упор 1 и раскрывается. Направление движения рычага меняется на обратное и при сходе с верхнего упора ] захват 2 закрывается и зажимает поданное сажальщиком растение. При дальнейшем движении рычаг-кулиса 3 набегает на нижний упор 5, захват 2 раскрывается и растение падает в посадочную щель. Нижний упор 5 должен быть установлен в точке, где скорость захвата V3 равна скорости машины VM, т.е. V3- VM. Преимущества такого механизма: удобство подачи посадочного материала в захват; недостатки — непостоянное значение скорости движения захвата, что усложняет место установки нижнего упора 5, где V3= VM; ограничение возможности изменения шага посадки; кулиса-ползун требует определенных условий для нормальной и надежной работы.
   Рычажной посадочный аппарат с захватом, перемещающимся по сложной кривой, имеет сложную конструкцию и низкую надежность, поэтому он не получил распространения.
Ременный посадочный аппарат (рис. 8.3, г) состоит из ведущего и направляющих шкивов 4 клиновидного ремня 3, ведущего и направляющих шкивов 5 плоского ремня 2 и эластичных подушечек 1, укрепленных на клиновидном ремне 3 на расстоянии друг от друга, равном шагу посадки. В передней части плоскости шкивов и оба ремня почти подходят друг к другу, а в задней — расходятся на некоторое расстояние. Поданный сажальщиком посадочный материал в промежуток между движущимися ремнями удерживается в них и в подушечке. Зажатый посадочный материал перемещается до нижней горизонтальной ветви, где заделывается почвой. В этот момент ремни расходятся и посадочный материал освобождается.
Цепной посадочный аппарат (рис. 8.3, д) состоит из цепи 2, надетой на три звездочки. На цепи 2, имеющей контур треугольника, с интервалом, равным шагу посадки, установлены держатели 1 с постоянно раскрытыми захватами. После укладки посадочного материала в захват держатель 1 попадает в зазор междУ направляющими планками 3, расположенными параллельно вер' тикальной и горизонтальной ветвями цепи 2, где захваты закрЫ' 160 Роются и удерживают посадочный материал. При нахождении захр3та в посадочной щели на горизонтальном участке цепи 2 растет е заделывается почвой прикатывающими катками. После заделал корней держатель 1 выходит из направляющих планок 3, захват раскрывается и освобождает посадочный материал.
Гусеничный посадочный аппарат (рис. 8.3, е) состоит из бесконечной гусеницы 2, натянутой на направляющих катках 1, по Краям которого закреплены держатели 3 с постоянно закрытыми захватами на расстоянии, равному шагу посадки. Привод посадочного аппарата осуществляется за счет сцепления гусеницы 2 с почвой. При подходе держателя 3 к верхнему раскрывателю 4 захват раскрывается и захватывает поданный сажальщиком посадочный материал. После схода с раскрывателя захват закрывается, и держатель 3 перемещает растение в посадочную щель. На горизонтальном участке гусеницы корневая система заделывается почвой и при подходе держателя 3 к нижнему раскрывателю 5 захват освобождает посадочный материал.
Достоинством посадочных аппаратов конвейерного типа является наличие горизонтального участка, где скорость посадочного материала относительно движения машины равна нулю и время заделки больше. Недостатки — забивание нижней ветви почвой, растительными остатками из-за близкого расположения их к почве, а также сложность изменения шага посадки.               
Гравитационный посадочный аппарат представляет собой заслонку, при открытии которой посадочный материал под собственной силой тяжести, свободно или по направляющим падает в лунку и заделывается почвой. Он нашел применение при посадке культур с закрытой корневой системой.
Заделывающие рабочие органы. Заделывающие рабочие органы лесопосадочных машин служат для заделки и уплотнения корневой системы высаживаемых растений почвой.
Загортач представляет собой изогнутую в вертикальной плоскости пластину, поставленную под углом к направлению движения. При работе машины загортачи, двигаясь рядом с посадочной щелью, перемещают поднятую сошником почву и сдвигают ее в посадочную щель, фиксируя корневую систему в момент раскрытия захватов. Кроме того, загортачи могут устанавливаться за уплотняющими катками для разравнивания колеи, образованной катками.
Каток перемещает почву в посадочную щель или лунку и уплотняет ее с целью обжатия корневой системы растений почвой.
Существует несколько видов уплотняющих катков лесопосадочных машин: конические с горизонтальной осью (рис. 8.4, а), Цилиндрические с наклонной осью (рис. 8.4, б), конические с Наклонной осью (рис. 8.4, в), комбинированные с наклонной осью ФИс. 8.4, г), а также пневматические. Во всех случаях оси вращения катков расположены перпендикулярно к направлению движения машины, а сами катки устанавливаются по обе стороны посадочной щели на некотором расстоянии 0,5/min от ее оси.

Рис. 8.4. Виды уплотняющих катков лесопосадочных машин:

а — конические с горизонтальной осью; б — цилиндрические с наклонной осью; в — конические с наклонной осью; г — комбинированные с наклонной осью

Необходимая величина заглубления катка зависит от твердости, влажности почвы в момент посадки, формы и размеров катка и других факторов. Катки с большим диаметром обеспечивают лучшее уплотнение почвы. Меньший радиус конического катка Rmin определяется углом конусности (3 и шириной рабочей поверхности bк, измеряемой по образующей конуса:

Rmin=Rmах-b_kcosβ.

Ширина рабочей поверхности bк определяет возможное погружение катков в почву при данной нагрузке и интенсивности уплотнения.
В современных лесопосадочных машинах, в основном, применяются конические катки с большей или меньшей степенью конусности, обеспечивающие зажатие корневой системы с боков и уплотнение почвы вокруг них в вертикальном направлении. Угол конусности в некоторых лесопосадочных машинах можно изменять на некоторую величину, изменяя положение оси вращения катка в поперечно-вертикальной плоскости.
Почва считается нормально уплотненной катками при условии, если на выдергивание посаженого растения требуется усилие не менее 20...50 Н.