Технология лесозаготовок

1. Введение

Предметом дисциплины «Технология и оборудование лесозаготовок» является изучением лесопромышленного производства: техники и технологии, закономерностей рационального построения и развития лесопромышленного производства.

Объектом изучения является лесозаготовительное производство как совокупность входящих в него процессов, систем машин и технологий, производственных участков и рабочих мест.

Цель курсового проекта состоит в выработке умения и навыков расчетов технологического оборудования для лесосечных и нижескладских работ, оптимизации производства и его структуры, комплексного использования древесных ресурсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчеты и пояснение по технологии лесосечных работ.
1. Расчет площади годичной лесосеки, размеров и числа лесосек и делянок.

Площадь годичной лесосеки можно определить по формуле:

Fr=Q0:qга

где Q0 – годовой объем производства 225 тыс.м3.

qга – ликвидный запас леса на 1 га, м3 220м3/га.

Fr= 225000:220=1022 га

Для определения числа лесосек необходимо установить их размер. 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 100м. Лесосеки шириной 1000м отводят в хвойных и мягколиственных насаждениях в таежной зоне лесов III группы, а также в мягколиственных насаждениях зоны смешанных лесов III группы. Лесосеки шириной 500м отводят в хвойных насаждениях в зоне смешанных лесов III группы. Такая же ширина лесосек может быть установлена для всех пород, кроме кедра, и в лесах IIгруппы. Лесосеки шириной 250м отводят в мягколиственных, а шириной 100м в хвойных насаждениях в таежной зоне и зоне смешанных лесов I и II групп. Длина лесосек при сплошных рубках устанавливается с учетом квартальной сетки, но не более 2000м, а в лесах I группы – не более 1000м.

В данном курсовом проекте принята длина лесосеки – 1000м, а ширина – 500м.

Площадь квартала на участке лесного фонда принята 100 га. Для определения количества кварталов необходимо определить средний возраст древостоя.

Исходя из состава 4Е3С2Б1Ос средний возраст будет равен:

0,4·100+0,3·100+0,2·60+0,1·50=87 лет.

Количество кварталов: 1022·87:0,8·100=1111 шт.

Площадь лесосеки и число лесосек, необходимых для повышения годового задания по вывозке леса определяется по следующей формуле:

Nл=Fr:Fл

где F– площадь одной лесосеки, м3.

Fл=1000·500=50 га

N=1022:50=20 лесосек

 

Выбор машин и оборудования по операциям технологического процесса.

По месту выполнения основных операций технологический процесс лесозаготовок может быть разделен на три фазы: лесосечные работы, транспорт леса, лесоскладские работы.

Состав и последовательность основных работ, выполняемых на лесосеке, устанавливаются исходя из задания.

На определение варианта технологии лесосечных работ, последовательность его операций и место их выполнения влияют на место обрезки сучьев, а также способ трелевки и вывозки. Обрезку сучьев можно выполнять на пасеке, волоке, лесопогрузочной площадке, верхнем или нижнем лесоскладе. Соответственно можно выделить пять основных вариантов технологического процесса, один из которых мы выберем:

ТП-2: В(В+П)+Т+О+П – вывозка хлыстами.

Мышины для основных лесосечных работ выбираются в зависимости от состава выполняемых технологических операций. При этом следует учитывать характеристику насаждения, почвенно-грунтовые условия, рельеф местности, возможность сохранения подроста, максимальную механизацию, унификацию машин, высокую производительность труда и другие производственные факторы.

Трелевка, обычно, является основной операцией в технологическом комплексе лесосечных работ. Машины для других операций необходимо выбирать с учетом базовой модели трактора и типа технологического оборудования трелевочной машины. Машины с разной базой допускаются в виде исключения с обязательным обоснованием.

Следует отметить, что лесозаготовительные машины на базе трактора ТДТ-55 применяют в насаждениях со средним объемом хлыста до 0,4 м3 (для нашего задания).

В частности, при трелевке машинами на базе канатно-чокерного оборудования или стрелового манипулятора, на валке следует принять бензиномоторную пилу.

Для очистки деревьев от сучьев можно использовать универсальные бензиномоторные пилы или самоходные сучкорезные машины. Сучкорезные машины лучше использовать на верхнем лесоскладе.

Следует помнить, что на выбор марки машины для лесосечных работ также влияет форма организации труда, определенная заданием.

 

 

Исходные данные:

Годовой объем лесозаготовок: 225 тыс.м3.

Пордный состав 4Е3С2Б1Ос

Средний ликвидный запас на одном га 220 м3

Способ трелевки – деревьями

Тип лесовозной дороги - автомобильная

Грузооборот лесосклада в год 225 тыс.м3

Древесное сырье поступает в виде хлыстов 100%

Поставка лесопродукции производится автотранспортом 100%

Средний объем хлыста 0,3 м3

Трелевочный трактор чокерного типа ТДТ-55

В данном случае при трелевке деревьями и вывозе хлыстами принимаем технологический процесс ТП-2. Обрезка сучьев производится на верхнемлесоскладе. При форме организации труда – УКБ комплексная механизированная бригада – все операции на лесосеке должны быть машинизированы, поэтому применение бензопил на валке и обрезке сучьев исключается.

Учитывая, что машины необходимо выбирать на базе трелевочного трактора ТДТ-55 можно выбрать следующие машины по операциям технологического процесса:

Валка – бензомоторная пила МП-5 «Урал»

Трелевка деревьев – ТДТ-55

Обрезка сучьев – сучкорезная машина – ЛП-30

Погрузка хлыстов на автолесовозы – челюстной погрузчик – ПЛ-1А

 

 

2. Суточные и сменные объемы работ на лесосеке

Под режимом работы понимается регламент времени для осуществления процесса производства в течении года. Режим работы показывает сроки и объемы заготовки леса на предприятиях. Обычно исходят из среднегодовых планов рубки и принятого числа работы в году.

Годовой объем заготовки 225 тыс. м3, число дней работы в году на основных операциях 250, на валке используются бензиномоторные пилы МП-5 «Урал», марка трелевочной машины ТДТ-55, способ трелевки – деревьями, вывозки – хлыстами, на предприятии принят двухсменный режим работы.

 

 

 

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	225	250	1	900	900
Трелевка	225	250	1	900	900
Обрезка	225	250	1	900	900
Погрузка	225	250	1	900	900

 

2.3. Расчет производительности трелевочной машины.

Определение рейсовой нагрузки трелевочной машины

Объем пачки деревьев или хлыстов, трелюемой трактором, должен соответствовать тяговому усилию, силе тяги трактора по сцеплению, тяговому усилию лебедки и допустимой нагрузке на щит (коник) трактора. Наибольшеераспростронение получила трелевка леса в полупогруженном положении.

Уравнение равномерного движения трактора с грузом для данного способа трелевки имеет вид:

Fк=Р(тcosasin a)+KQ(тcosasin a)+(1-K)Q(гcosasin a)

где Fk – касательная сила тяги трактора, Н;

Р – вес трактора в заправленном состоянии, Н;

т – коэффициент сопротивления движению трактора по волоку;

г – коэффициент сопротивления движению пачки по волоку;

а – угол отклонения волока от горизонтали;

Q – вес трелюемой пачки, Н;

К – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходится на щит (коник) трактора;

(1-К) – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходится  на трелевочный волок. Вес трелюемой  пачки определяется по следующей  формуле:

Q=Fk– P(тcosasin a):(K(тcosasin a)+(K-1)(гcosasin a))

При трелевке трактора а полупогруженном положении вес трелюемой пачки ограничивается грузоподъемностью щита (коника) трактора:

QQ0:К

где Q0 – грузоподъемность щита (коника) трактора, Н.

Вес формируемой пачки за один прием ограничивается тяговым усилием лебедки трактора:

QFл·:гcosasin a

Где Fл – тяговое усилие лебедки трактора на первом ряде витков, Н;

 – коэффициент использования  тягового усилия лебедки (=0,9).

Для проверки веса трелюемой пачки по условию сцепления трактора с землей или снегом следует принять наименьший вес трелюемой пачки. Чтобы пачку перемещать по волоку без буксования, должно соблюдаться условие:

FсцFк

Где Fсц – сила тяги трактора по сцеплению, Н, которая определяется по формуле:

Fсц=Рсц·1

где Рсц – сцепной вес трактора, Н.

Рсц=Р+КQ

где 1 – коэффициент сцепления ходовойчасти трактора с землей =0,5

Если окажется, что условия не выполнимо, необходимо определить вес трелюемой пачки по Fк для другой передачи.

При трелевке деревьев объем пачки на рейс трактора принимается по наименьшей нагрузке, полученной по формулам и проверенной по сцеплению.

Исходные данные:

- трактор ТДТ-55А;

- способ трелевки –  деревьями;

- средний объем хлыста  – 0,3 м3;

- средние расстояние трелевки  – 200 м;

- запас на 1 га – 220 м3,

1) сила тяги на крюке  на второй передачи – 24,8 кН;

2) масса трактора – 8,8т. = 88кН;

3) коэффициент К- 0,72;

4) коэффициент т – 0,15;

5) коэффициент г – 0,9;

6) грузоподъемность щита  – 30 кН;

7) а – угол отклонения волока от горизонтали = 0˚.

 

Определяем вес трелюемой пачки:

Q=(24,8+0,15·88·0):0,72(0,15·1+0)+(1-0,72)(0,9·1+0)=24,8:(0,108+0,252) =68,89кН

Проверяем вес пачки на ограничение грузоподъемности щита:

Q=30 кН:0,72=41,67 кН

Проверяем вес трелюемой пачки по условию сцепления трактора со снегом:

Рсц=88+0,72·41,67=118 кН

Fсц=118·0,5=59 кН

Fк=88(0,15·1+0)+0,72·41,67(0,15·1+0)+(1-0,72)·41,67(0,9·1+0)= 13,2+4,50036+10,50084=28,2012 кН

 

59,001228,2012 – условие соблюдается.

Определяем расчетный объем пачки:

Qр=(Q-Qкр):у

где Qкр – вес кроны =20%

у – объемный вес древесины = 8

Qр=(41,67-0,2·41,67):8=33,336:8=4,167 м3

 

 

Расчет сменной производительности машин и механизмов

Валка и раскряжевка леса:

Сменную производительность пилы на валке и раскряжевке можно определить по формуле:

Псм=

Где Т – продолжительность смены, с = 28800с

tп -  регламентированные простои, с (tп=2400с);

КВ – коэффициент использования рабочего времени =0,7;

qхл – средний объем хлыста – 0,3 м3;

1 – коэффициент использования пилы на пилении = 0,3;

n0 -число резов пилы на один хлыст (при валке = 1)

d– средний диаметр хлыста в месте распиливания, 16 см = 0,16 м;

К1 – коэффициент учитывающий увеличение площади пропила за счет подпила =1,15;

Пп – номинальная производительность чистого пиления, м2/с (МП-5 «Урал-2»=0,1м2/с);

2 – коэффициент использования производительности чистого пиления = 0,6.

Псм===13306м3/см

При определении сменной производительности бензиномоторных пил на различных операциях, а также топора на обрубке сучьев по нормативам, следует учитывать породный состав древостоя указанный в задании.

Мы имеем следующие исходные данные: породный состав – 4Е3С2Б1Ос, средний объем хлыста – 0,3 м3, валка деревьев производитсябензиномоторной пилой МП-5 «Урал-2»с применением гидроклина.