Технология пересадки деревьев

Технология пересадки деревьев

На сегодняшний день актуальна тема пересадке деревьев, так как идет активное развитие городов и населенных пунктов, облагораживание парков и мест отдых. Пересадка деревьев — это технически сложный процесс и очень болезненный для самого растения. В процессе пересадки у дерева удаляется часть корневой системы. В следствии этого ему трудно восстановить нормальное функционирование водообменных процессов и дерево становиться более уязвимым к негативному влиянию окружающей среды. С увеличением возраста дерева, усложняется его пересадка. Наиболее благоприятное время для пересадки — ранняя весна и поздняя осень, при отрицательной температуре. Для крупногабаритных деревьев самое удачное время пересадки зима. Зимой жизненные процессы замедлены, дерево находится в состоянии покоя, в связи с чем подвержено минимальному стрессу. Так как известное навесное оборудование ограничено техническими возможностями извлечения целика из мерзлого грунта, возникает необходимость создания навесного оборудования, позволяющего производить пересадку деревьев в период ранней весны, поздней осени и зимнее время. В основе принципа действия разрабатываемого навесного оборудования лежит технология кольцевого фрезерования позволяющая производить пересадку в зимнее время. Данное оборудование позволит значительно расширить диапазон времени пересадки деревьев и увеличивает процент приживаемости. Так же оборудование является многофункциональным так, как в летний период позволяет эффективно удалять пни и корневые системы оставшихся деревьев.
Ключевые слова: мерзлый грунт, пересадка деревьев, кольцевой рабочий орган.

Процесс озеленения и благоустройства городских территорий входит в число важных и сложных задач развития районов и частей городов. Пересадка деревьев является одной из наиболее значимых, трудоемких и времязатратных операций данного цикла работ.
Эффективность процесса пересадки деревьев напрямую зависит от процента приживаемости пересаженных растений. На приживаемости растений могут повлиять такие факторы как возраст растения, качество подготовки посадочного места для растения (обогащение почвы, обеспечение надлежащего дренажа), слишком рельефные края срезов при использовании плохого инструмента, освещенность места пересадки, но более значимым из них является время (сезон) пересадки.
Предварительные исследования теории разрушения кольцевого забоя при помощи последовательного фрезерования[1][2] показали высокую эффективность вырезания целика грунта в мёрзлом грунте, в тоже время был решён ряд научных задач, связанных с устойчивостью и эффективностью резания. Научный задел в области кольцевого бурения позволяет создать эффективные механизмы для разработки мёрзлых грунтов.
В связи с вышеизложенным, целью данной работы является реализация научного задела в области резания мёрзлых грунтов в конструкции машины для вырезания целиков мёрзлого грунта вместе с корневой частью дерева.
Основными задачами в данном проекте является создание работоспособной конструкции, обеспечивающей эффективное резание кольцевого забоя, удаление (подрезание) целика и разъём цилиндрического корпуса для освобождения целика из корпуса кольцевой фрезы.
Пересадка в период ранней зимы, поздней осени и в зимнее время благоприятнее для растения, чем пересадка в летнее время. Это связано с тем, что в период промерзания грунта растение находится в состоянии покоя, максимально отдает влагу для обеспечения сохранности ветвей, ствола и корней, а жизненно важные процессы максимально замедляются. После пересадке растения в зимнее время количество потерянной влаги намного меньше, чем летом, что означает и короткое необходимое восстановление потерь. Так же восстановление потерь влаги и отсеченных корней после пересадки зимой происходит постепенно, по мере пробуждения растения, в сравнении в летний период необходимо сразу восстановить все потери влаги, на что поврежденные корни растения сделать не способны. При пересадке в холодное время года промерзший ком почвы не разрушается, сохраняя корни растений не поврежденными. Проанализировав, можно сделать вывод, что пересадка растений в зимнее время при отрицательных температурах предпочтительней и способствует увеличению процента приживаемости [3].
В настоящее время исследователями отмечается перспективность применения метода пересадки деревьев вместе с комом почвы [4], так как он сокращает объем работ по подготовке грунта для пересадки и снимает некоторые ограничения по сезонности работ.
Проведя анализ существующих конструкций навесного оборудования для пересадки деревьев [5] было установлено, что в основе способа пересадки деревьев лежит принцип выкапывание почвенного кома, путем отсечения лопастями (рабочими органами) необходимого объема почвы и последующего извлечения (рисунок 1). К рабочим лопастям прикладывается усилие, в следствии чего, лопасть рассекает грунт, но при зимней пересадке, при промерзании грунта данная конструкция не может осуществить операции и создать необходимую величину усилия для отсечения лопастью кома земли, из-за повышения категории прочности грунта [6][7].

Учитывая все вышеперечисленные аспекты была разработан способ и конструкция навесного оборудования для пересадки деревьев в зимнее время с комом почвы. Данное оборудование в отличии от ранее представленных имеет возможность бурить мерзлый грунт любой прочности, что позволит зимнюю пересадку деревьев. Форма извлекаемого кома цилиндрическая, что сохранит корневую систему с меньшими повреждениями. Один рабочий цикл выкапывания одного дерева требует в среднем около 10 минут. Глубина погружения оборудования в почву составляет до 0,8м. Стоит учесть, что навесное оборудование так же имеет меньшие габариты ,что делает его более компактным и может менять диаметр извлекаемого грунта. Для маленьких деревьев от 0,6м и для крупных до 1м.
Сущность способа пересадки заключается в следующем: группы резцов рабочего органа вращательно-поступательным движением создают щель по периметру выкапываемого кома почвы, постепенно углубляясь на заданное расстояние и отделяя ком от основного массива почвы, а специальные отрезные устройства отделяют нижнюю часть кома. после чего навесное оборудование поднимает ком над поверхностью и освобождает объект пересадки.
Устройство представляет собой оборудование, которое устанавливается на стандартную строительную и дорожную технику, состоящее из основных блоков: режущего инструмента 1 (рабочий орган) на торце которого установлены резцы 2 для формирования кольцевого забоя и специальное устройство для отрезания дна целика грунта 3, мачты 4, каретки 5 и двух поворотных кронштейнов 6. Оборудование может перемещаться вдоль вертикальной оси, а рабочий орган может вращаться вокруг своей оси (рисунок 2). Механизм работы указанного оборудования заключается в следующем: гидроцилиндр установленный в стойках и с кареткой, передает поступательное движение каретке вдоль вертикальных стоек, осуществляя подъем или опускание всего оборудования. В каретке установлены два кронштейна обладающие возможностью поворота и служащие для соединения каретки и режущего органа. Для создания кольцевой щели при выкапывании дерева гидромоторы, установленные на поворотных кронштейнах навесного оборудования, передают вращательное движение режущему органу. На кронштейнах установлены блоки резцов. При реверсивном вращении режущего органа производится подрезание нижней части отрезными устройствами. Далее гидроцилиндр осуществляет подъем рабочего органа навесного оборудования вместе с выкопанным деревом вдоль направляющих.

Технологический процесс пересадки дерева вместе с комом почвы осуществляется следующим образом:
1. Мини-погрузчик с установленным навесным оборудованием двигается по направлению объекта пересадки, при этом навесное оборудование приподнято над поверхностью земли усилием машины. При максимальном приближении к стволу дерева водитель-оператор открывает затвор рабочего органа и устанавливает в необходимое положение (в область выкапывания) рабочий орган, производит захват дерева, закрывает затвор рабочего органа.
2. Водитель-оператор опускает с рабочий орган до касания режущих резцов земли и производит одновременное включение гидромоторов и гидроцилиндра, при этом рабочий инструмент начинает разрыхлять почву торцевыми резцами и как следствие углубляться. Оператор контролирует величину подачи рабочей жидкости на вход гидроцилиндра, изменяя усилие передающееся от гидроцилиндра к рабочему органу.
3. При углублении рабочего органа на заданную величину, оператор включает реверсивное движение рабочего органа и осуществляется подрез нижней кромки почвенного кома пересаживаемого объекта (дерева).
4. Далее происходит подъем выкопанного кома земли вместе с деревом на поверхность.
5. После подъема кома почвы вместе с деревом над поверхность земли водитель-оператор освобождает оборудование от выкопанного объекта иди перевозит его к месту предполагаемой пересадки.
Один рабочий цикл выкапывания одного дерева требует в среднем около 10 минут. Оно позволит увеличить эффективность работы и снизить энергоемкость процесса.
Технологический процесс по пересадке деревьев с использованием разработанного навесного оборудования представлен на рисунке 3.