Технология и оборудование лесозаготовок

Технология  и оборудование лесозаготовок

Дата  добавления: март 2006г.    

Министерство  общего образования Российской Федерации 
    Московский Государственный Университет леса

Кафедра технологии и оборудования лесопромышленного  производства 
 
    КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 
    по дисциплине 
    «Технология и оборудование лесозаготовок» 
    Выполнил: студент з. о. гр. ЛХ-51 
    Толкачев Д. И. 
    Руководитель: ________________ 
    ________________ 
    Работа защищена с оценкой __________________ 
    Дата защиты __________________ 
    Подпись руководителя __________________ 
    Москва – 2002 г. 
    1. Введение

Леса в России занимают третью часть земной поверхности - 3, 8 млрд. га. Государственный лесной фонд России составляет 1275 млн. га, из них  покрытая лесом площадь равна 810, 9 млн. га.

Запас древесины  равен 85, 9 млрд. м3 из них 52, 6 млрд. м3 падает на долю спелых и перестойных древостоев. Половина мировых запасов хвойных  лесов находится в России. Из приведенных  данных видно, что более 60% запасов  древесины составляют спелые и перестойные древостои.

Лесное хозяйство  как отрасль, формирующая, сохраняющая  и регулирующая использование лесных ресурсов, призвано вести свою деятельность в направлении возрастания запасов  лесных ресурсов, повышения их качества и правильного территориального размещения.

Лесоэксплуатация - основной вид деятельности лесопромышленного  предприятия, которое занимается заготовкой и частичной или полной переработкой сырья, или понимают процессы заготовки  различного древесного сырья, живицы и  продуктов побочного пользования.

В зависимости  от направленности главного вида деятельности подразделяются следующие лесопромышленные предприятия: 
 
    - лесхозы; 
    - леспромхозы; 
    - лесокомбинаты;

- товарищества  с ограниченной ответственностью  по обработке и переработки древесины;

- акционерные  общества по заготовке и переработки  древесины. Лесозаготовительное  производство характеризуется следующими  особенностями: - различием качественных  характеристик предмета труда  (растущего леса) по времени и  размещению;

- территориальным разобщением рабочих мест, которые постоянно меняются, и преобладанием транспортно-переместительных операций, не имеющих ни качества, ни формы исходного предмета труда;

- большой зависимостью  эффективности использования основных  фондов и трудовых ресурсов от природно-климатических факторов;

- широким диапазоном  взаимозаменяемости продукции лесозаготовок  в потреблении. Основными потребителями  продукции лесозаготовительного  производства являются: лесопильная  промышленность, целлюлозно-бумажное  производство, производство тары, строительство, мебельная промышленность, угольная, горнорудная промышленность, топливная промышленность, фармацевтическая, медицинская и др. 
 
    2. Расчеты и пояснения по технологии лесосечных работ

2. 1. Расчет площади  годичной лесосеки, размеров и числа лесосек и делянок

Площадь годичной лесосеки можно определить по следующей  формуле: 
 
    , 
    где QО - годовой объем производства, м3; 
    qГА - ликвидный запас леса на 1 га, м3. 
    QО = 100*103 м3 , qГА = 100 м3/га 
    100*103 м3 
    Fr = 100 м3/га = 1000 га

Для определения  числа лесосек необходимо установить их размеры. В соответствии с правилами  рубок главного пользования, они  зависят от зоны и группы лесов, лесорастительных условий, и преобладающих пород. Для таежной зоны и зоны смешанных лесов правилами установлены четыре градации ширины лесосек: 1000, 500, 250 и 100 м. Лесосеки шириной 500 м отводят в хвойных насаждениях в зоне смешанных лесов III группы.

Длина лесосек  при сплошных рубках устанавливается  с учетом квартальной сетки, но не более 2000 м.

Приняв размеры, определяется площадь лесосеки и  число лесосек, необходимых для  выполнения годового задания по вывозке  леса по следующей формуле: 
 
    , 
    где FЛ - площадь одной лесосеки, га. 
    FЛ = 500 м * 2000 м = 100*104 м2 = 100 га 
    1000 га 
    n = 100 га = 10

При размещении лесосек необходимо учитывать сроки  их примыкания. В данном проекте  срок примыкания составляет 3 года (хвойное  насаждение в смешанных лесах III группы). 
 
    Схема лесосырьевой базы приведена на рисунке 2. 1 
    Рис. 2. 1. Схема лесосырьевой базы:

1 – железная  дорога общего пользования; 2 –  поселок; 3 – магистральная часть  лесовозной дороги; 4 – лесовозные  усы; 5 – лесосека; 6 – лесовозные  ветки; 7 – квартальная сетка; 8 –  нижний лесосклад. Расстояние между усами и погрузочными пунктами определяются исходя из заданного среднего расстояния трелевки и принятых схем размещения усов и трелевочных волоков на лесосеке. При выборе схем следует учитывать тип лесовозного транспорта, размеры лесосеки, тип трелевочной машины, способ разработки делянки и другие факторы. При проектировании целесообразно вначале выбрать схему расположения усов, принять расстояние между усами. На лесосеках шириной 1000 м и более целесообразна прокладка двух и более усов.

Зная расстояние между усами, можно определить расстояние между лесопогрузочными пунктами или верхними складами по следующей формуле: 
 
    , 
    где lСР - среднее расстояние трелевки, м; 
    b - половина расстояния между усами, м;

К1, К2 - коэффициенты, зависящие от схемы расположения волоков; К3- коэффициент, учитывающий удлинение волока вследствие особенностей рельефа, почв и т. п. на лесосеке (К3 = 1, 1 - 1, 25).

В данном проекте  схема расположения волоков параллельная с одним лесопогрузочным пунктом.

lСР = 275 м , b = 500 м , К1 = 0, 50 , К2 = 0, 25 , К3 = 1, 1 
 
    (275 м : 1, 1 – 500 м * 0, 25) 
    а = 0, 50 = 250 м

Принятое после  расчетов расстояние между верхними складами «а» должно быть кратным  размерам лесосеки. После этого определяют площадь одной бригадной делянки, тяготеющей к одному верхнему складу и число делянок на лесосеке. В данном проекте площадь бригадной делянки составляет 6, 25 га и всего на лесосеке 16 делянок. 
 
    2. 2. Суточные и сменные объемы работ на лесосеке

При расчете  суточных и сменных работ на лесосеке обычно исходят из среднегодовых планов рубки и принятого числа дней работы в году (таблица 2. 1). Годовой объем заготовки 100 тыс. м3, число дней работы в году на основных операциях - 260, на предприятии принят односменный режим работы. 
 
    Таблица 2. 1

Расчет объемов  производства по операциям технологического процесса 
 
    Выполняемая операция 
    Годовой объем, тыс. м3 
    Режим работы 
    Объем работ, м3 
    дней в году 
    смен в сутки 
    в сутки 
    в смену 
    Валка и обрезка сучьев 
    100 
    260 
    1 
    384, 6 
    384, 6 
    Трелевка 
    100 
    260 
    1 
    384, 6 
    384, 6 
    2. 3. Расчет производительности трелевочной машины

В данном проекте  на трелевке используется трелевочный  трактор ТБ-1 на базе трактора ТДТ-55А.

Сменная производительность трелевочных тракторов определяется по следующей формуле: 
 
    , 
    где Т - продолжительность смены, с;

tП - время  на выполнение подготовительно-заключительных  работ, с; (для тракторов с чокерным  исполнениемtП = 2640 с, а для бесчокерных машин и подборщиков пачек tП = 3000 с); КВ - коэффициент использования рабочего времени (КВ = 0, 85 - 0, 9); QР - нагрузка на рейс трелевочного трактора, м3;

t1 и t2- время  движения трактора соответственно  в холостом и грузовом направлениях, с; 
 
    t3 - время на чокеровку деревьев и формирование пачки, с;

t4- время на  отцепку пачки и снятие чокеров  на лесопогрузочном пункте, с  (время на сброс пачки для  машин с захватами составляетt4 = 12-18 с, а с учетом разворота  машины на лесопогрузочном пункте t4 = 20 - 25 с); 
 
    t1 = lСР / VХ 
    t2 = lСР / VГ 
    t3 = t0 m = t0 QР / qХЛ , 
    где lСР - среднее расстояние трелевки, м;

VХ и VГ-  скорость движения трактора соответственно  без груза и с грузом, м/с  (соответственно IV и I-II передача  базового трактора); 
 
    m - число деревьев (хлыстов) в пачке, шт; 
    qХЛ - средний объем хлыста, м3;

t0 - время, расходуемое  на одно дерево, сек. (для ТБ - 1 t0 = 21 - 23 с - при формировании пачки  из пачек сформированных ВПМ, t0 = 50 - 54 с - при наборе пачки  от вальщика); Т = 8 ч = 28800 с , tП = 3000 с , КВ = 0, 85 , QР = 8 м3 , lСР = 275 м , VХ = 1, 87 м/с , VГ = 0, 9 м/с , qХЛ = 0, 2 м3 , t0 = 50 с , t4 = 20 с 
 
    t1 = 275 м / 1, 87 м/с = 147 с 
    t2 = 275 м / 0, 93 м/с = 296 с 
    t3 = 50 с * 8 м3 / 0, 2 м3 = 2000 с 
    (28800 с – 3000 с) * 0, 85 * 8м3 
    Псм = 147 с + 296 с + 2000 с + 20 с = 71, 2 м3 
    2. 4. Число трелевочных машин

Расчет потребного количества машин следует вести  с учетом годовой выработки на машину, равной: 
 
    QГ = ПСМ Ч Z Ч ДР , 
    где ПСМ - сменная производительность машины, м3; 
    Z - число смен работы в сутки; 
    ДР - число дней работы машины. 
    ПСМ = 71, 2 м3 , Z = 1 , ДР = 260 
    QГ = 71, 2 м3 * 1 * 260 = 18512 м3

Количество рабочих  машин для операции можно определить по следующей формуле: 
 
    где QO - годовой объем производства, м3. 
    QO = 100000 м3 , QГ = 18512 м3 
    100000 м3 
    NP = 18512 м3 = 5, 4

Для обеспечения  бесперебойной работы в лесу выделяются резервные машины: - на четыре работающих трелевочных трактора - один в резерве; Списочное количество машин (NС) определяется суммированием рабочих (NP = 5, 4) и резервных (NO = 1, 4) машин. NС = 5, 4 + 1, 4 = 6, 8 = 7

Результаты расчетов количества трелевочных машин сведены  в таблицу 2. 2. 
 
    Таблица 2. 2

Расчет количества машин по операциям технологического процесса 
 
    Наименование операции 
    Марка машины 
    ПСМ, 
    м3/см 
    QГ, 
    тыс. м3 
    NP 
    NO 
    NС 
    Трелевка 
    ТБ-1 
    71, 2 
    18, 512 
    5, 4 
    1, 4 
    7

2. 5. Расчет состава  комплексной бригады, мастерского участка и предприятия по лесосечным работам

Лесозаготовительная бригада является основной формой организации  труда на лесосечных работах. Если она  выполняет весь цикл лесосечных работ, ее называют комплексной. Комплексную  бригаду на лесосеке формируют из рабочих различных профессий, выполняющих валку деревьев, очистку деревьев от сучьев, трелевку, раскряжевку и другие операции.

В данном проекте  работу на лесосеке осуществляют укрупненные  комплексные бригады (УКБ), оснащенные тремя трелевочными машинами и работающие в одну смену. УКБ могут быть разделены на звенья, в пределах которых осуществляется взаимопомощь и взаимозаменяемость рабочих. Учет труда всех звеньев в комплексной бригаде осуществляется по конечной операции.

Суточное НСУТ (м3) и годовое НГОД, (м3) задание комплексной бригаде определяют по формулам: 
 
    НСУТ = ПСМ. ТР. · NТР · Z 
    НГОД = НСУТ · mГОД · КПР

где ПСМ. ТР. –  сменная производительность трелевочной  машины, м3; NТР - число трелевочных  машин в бригаде (для УКБ NТР = 1-3); Z – число смен работы комплексной бригады в сутки; 
 
    mГОД - число дней работы в год;

КПР - коэффициент, учитывающий время на переезд  бригады с лесосеки на лесосеку (КПР = 0, 85 – 0, 95).

ПСМ. ТР. = 71, 2 м3 , NТР = 3 , Z = 1 , mГОД = 260 , КПР = 0, 9 
 
    НСУТ = 71, 2 м3 * 3 * 1 = 213, 6 м3 
    НГОД = 213, 6 м3 * 260 * 0, 9 = 49982, 4 м3

Средне–годовое  число бригад, необходимых для  выполнения годового задания определяют по формуле: 
 
    NБР = QО / НГОД 
    QO = 100000 м3 , НГОД = 49982, 4 м3 
    NБР = 100000 м3 / 49982, 4 м3 = 2

В таблице 2. 3 приведен расчет УКБ в насаждениях со средним  объемом хлыста 0, 2 м3, породным составом 4С3Б+3Ос с применением бензопил МП-5 "Урал-2" с гидроклином– на валке, топоров –на обрубке сучьев и  тракторов ТБ-1 на трелевке на расстояние до 300 м. Состав бригад принят меньше расчетного с учетом возможной взаимопомощи на обрубке сучьев и трелевке. 
 
    Таблица 2. 3 
    Расчет состава комплексной бригады 
    Операции 
    Суточное задание бригады, м3 
    Норма выработки на чел. день, м3 
    Расчетное число чел. дней 
    Принятый состав бригады 
    Валка деревьев 
    213, 6 
    56 
    3, 8 
    4 
    Обрубка, сбор и укладка сучьев на трелевоч. волок 
    213, 6 
    15, 42 
    13, 8 
    13 
    Трелевка хлыстов 
    213, 6 
    71, 2 
    3, 0 
    3 
    В комплексе 
    213, 6 
    20, 6 
    20