Лесосечные работы. 2

21

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант 61

1. Годовое задание Q, т. м3 – 270

2. Породный состав насаждения – 5Е3Б+2Ос

3. Средний объём хлыста Vх, м3 – 0,31

4. Ликвидный запас на 1 га q, м3 – 210

5. Средняя высота дерева Hд, м – 20

6. Средняя длина хлыста L, м – 18

7. Характеристика почвы – хорошо дренированные

8. Заготовка с оставлением подроста, % - 40

9. Высота подроста, м – 0,2-0,4

10. Площадь лесосеки, га – 55

11. Руководящий уклон волока, град – 6

12. Номер технологического процесса 2

13. Срок аренды лесосечного фонда, лет - 12

14. Средняя длина сортимента, м – 5

15. Оборудование для валки - механизированная

СОДЕРЖАНИЕ

Введение              3

1. Проектирование технологии лесосечных работ              5

1.1 Расчёт арендуемой предприятием площади участков лесного фонда.              5

1.2.Определение числа лесосек годичного лесного фонда.                                                         5

1.3. Выбор схемы технологического процесса и системы машин                                          6

1.4. Составление технологической карты разработки лесосеки                                      7

1.4.1. Размещение лесосек и схемы размещения усов на лесосеках                            7

1.4.2. Размеры делянок и схемы размещения волоков                                                                      8

1.4.3. Лесопогрузочные пункты                                                                                             9

1.5. Возможности реализаций нормативной нагрузки на рейс

       трелёвочной машины                                                                                                                 11

1.6. Размещение лесосек                                                                                                                          11

1.7. Расчет общей протяженности транспортных путей за  весь                         

       период эксплуатации лесного фонда                                                               12

1.8. Подготовительные работы                                      13

1.9. Выбор структуры бригад и мастерских участков. Число смен работы              15

1.10. Расчет режима лесосечных работ. Определение числа мастерских

участков                                                                                                                                                          18             

1.11. Очистка лесосек                                                                                                                                            19

1.12. Вспомогательные работы                                                                                                                20

1.13.              Расчет технико-экономических показателей мастерских

участков.                                                                                                            22

1.14. Определение необходимого количества основного оборудования

       для лесосечных работ                                                                                        23

1.15. Расход вспомогательного оборудования, инструментов и материалов       23

1.16. Годовой расход горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей       24

1.17. Штат административно-технического персонала                                                           24

1.18. Составление технологической карты разработки лесосеки.

        Расстановка бригад и звеньев на лесосеке                                                                                       25

1.19. Составление  схемы размещения оборудования на мастерском участке      26

1.20. Определение коэффициента экологичности технологической

        схемы рабработки                                                                                                                  27

      Литература                   29

ВВЕДЕНИЕ

Лесная промышленность наряду с другими отраслями производства в настоящее время находится на грани кризиса. Спонтанный переход страны к рыночным отношениям нарушил складывающиеся десятилетиями экономические, организационные и технологические связи, как между предприятиями лесопромышленного комплекса, так и с потребителями лесопродукции. Одновременно с этим резко снизился платежеспособный спрос на продукцию лесных предприятий. Все это не могло не привести к кризису, поразившему отрасль в последнее десятилетие ХХ века.

Наиболее проблемным сектором лесопромышленного комплекса является лесозаготовительная промышленность. Здесь можно говорить не о росте производства, а в лучшем случае о прекращении спада. В 2004 году падение лесозаготовок удалось замедлить: объем производства в этом секторе сократился на 1,7% против 5,2% в 2003 году. Однако тенденцию переломить не удалось. Объем лесозаготовок последние два года сокращался, в 2009   сокращение составило 11,6%.

Более 60%  всех предприятий лесозаготовительной отрасли - основы лесопромышленного комплекса - являются убыточными. Рентабельность продукции лесозаготовок в 1,8 раза ниже, чем в целлюлозно-бумажной, и в 1,4 раза ниже, чем в деревообрабатывающей промышленности. Низкая эффективность работы лесозаготовительных предприятий отрицательно сказывается на работе всего комплекса, поскольку в себестоимости производства всех видов лесобумажной продукции затраты на древесное сырье - самая большая статья затрат.

На большинстве предприятий лесозаготовительной отрасли наблюдается значительный износ основного оборудования, что способствует снижению производительности труда. Большинство оборудования устарело и требует замены на новое, более современное и производительное. В тоже время приобретение новых машин из-за их высокой стоимости не выгодно для предприятий, даже несмотря на то, что их применение способствует повышению производительности труда, сокращению применения ручного труда.

Машинная технология производства вытесняется менее капиталоемкими, но более трудоемкими механизированными способами выполнения работ. Некоторые предприятия вынужденно переходят от вывозки на нижние склады хлыстов к производству сортиментов непосредственно полученных на лесосеке или на верхних складах. При этом в лесу используют, как правило, простейшие средства механизации работ: бензопилы на валке леса, обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов и трелевочный трактор с тросочокерным комплектом. На нижних складах вместо автоматизированных сортировочных транспортеров применяют бревнотаски с ручной сброской, а на штабелевке и погрузке леса грейферные грузозахваты заменяют стропными комплектами. Все это иллюстрирует очевидный откат технологии и техники лесозаготовок к уровню 50-60-х годов прошлого века.

Проблемой для лесозаготовительных предприятий, занимающихся переработкой собственной продукции, является комплексное использование древесины. Отходы лесозаготовок и низкокачественная древесина с основном остаются на лесосеках.

Решение этих проблем является задачей первостепенной для лесной отрасли и на ближайшую перспективу.

Основной целью курсового проектирования является совершенствование технологического процесса на лесосечных работах с внедрением систем и машин.

Для достижения этой цели ставятся следующие задачи: выбрать систему машин, произвести обоснование эффективности ее применения в условиях предприятия. Для обоснования экономической эффективности нового комплекта машин необходимо произвести расчет основных технико-экономических показателей.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ

1.1. Расчёт арендуемой предприятием площади участков лесного фонда

Площадь участков лесного фонда должна обеспечивать сырьём лесозаготовительное предприятие в течение всего срока аренды. Для комплексных предприятий, когда договор аренды включает и заготовку древесины, и лесовосстановительные работы, срок действия может быть не ограничен. Арендуемая площадь S, м2 , лесного фонда в этом случае определяется возрастом рубки.

S=104Q*Zв*f/q,              

S=104*270000*12*1,2/210=185*106 м2

где Q - годовой объём предприятия по заготовке и вывозке древесины, м3;

                 Zв - срок аренды лесного фонда, лет;

                   f - коэффициент, учитывающий не эксплуатационные площади в участках лесного фонда(1,1 – 1,2);

                 q - запас леса на 1 га, м3.

Форма участков лесного фонда каждого предприятия зависит от конкретных условий. Наиболее целесообразной является форма, близкая к прямоугольнику с примерным соотношением сторон L1/L2=p=1,25…2. Длина и ширина участка определяется соответственно по формулам:

,                    м.                                         

,      м.                           

                1.2. Определение числа лесосек годичного лесного фонда

Число лесосек годичного лесного фонда:

,

где Lл – длина лесосеки,м;                          

      В-ширина лесосеки,м;    

При выборе размеров лесосек руководствуемся Правилами рубок в лесах европейской части России и данными задания на курсовой проект.        

Принимаем следующие размеры лесосеки:

ширина В=500 м, длина Lл=1100 м.                           

лесосек

      Запас ликвидной древесины на лесосеке определяется по формуле

Qл = Sл* q,

где Sл - площадь лесосеки, га;

      q - запас леса на 1 га площади, м3.           Qл = 55* 210=11550 м3.

      Потребное количество лесосек на расчетный год

лесосеки

где Q- годовой объем производства, тыc.м3.

1.3. Выбор схемы технологического процесса и системы машин

Технологический процесс лесосечных работ определяется числом операций, выполняемых на лесосеке и на погрузочном пункте (верхнем складе), характером этих операций и последовательностью выполнения.

Лесосечные работы в зависимости от принятого технологического процесса могут включать в себя следующие операции: валку деревьев; очистку деревьев от сучьев; трелевку леса; раскряжевку хлыстов; сорти­ровку и штабелевку сортиментов; окорку хлыстов и сортиментов; дроб­ление деревьев, хлыстов или сортиментов; отделение зелени от ветвей и дробление последних вместе с сучьями; погрузку лесоматериалов на подвижной состав лесовозных дорог.

По исходным данным (2 технологический процесс) выбирается следующий технологический процесс: 

-  валка, очистка деревьев от сучьев, трелевка хлыстов на погрузочный пункт;

раскряжевка, погрузка, вывозка сортиментов - операции выполняются на погрузочном пункте.

Оборудование для каждого вида работ выбираем в соответствии с конкретными условиями (средним объёмом хлыста 0,31 м3, составом насаждения 5Е3Б+2Ос,

размеров 1100*500 м и способов разработки лесосеки):

Валка деревьев и обрезка сучьев осуществляется вальщиками с применением бензиномоторных пил марки Тайга-214;

Трелёвка хлыстов – ТТ-4;

Раскряжевка хлыстов на сортименты длиной 5 м - бензомоторная пила марки Тайга-214;

Погрузка сортиментов -  ЛТ-72А;

Очистка делянок – вручную.

Одним из важных факторов влияющих на использование той или иной машины в системе машин для лесосечных работ, является характер местности, в которой он будет использоваться. В результате разнообразия лесных почв возникают проблемы проходимости, сохранения лесной среды. В табл. П 1.1. [4, стр.126] даны характеристики несущей способности различных почв (для хорошо дренированных почв допустимый предел несущей способности почв составляет 200 кПа).

Для ориентировочного расчёта среднего удельного давления на опорную поверхность гусеницы можно использовать формулу:

,

где G – вес трактора, кН;

       L- длина опорной поверхности гесеницы,м;

       b – ширина гусеницы, м.                    

  Для   ТТ-4      Удельное давление на грунт, (не более)                 45  кПа;                      

                  1.4. Составление технологической карты разработки лесосеки

1.4.1. Размеры лесосек и схемы размещения усов на лесосеках

Площади лесосек имеют значительные колебания и зависят от действующих правил рубок, группы леса, лесорастительных условий и преобладающих пород [4, табл. 1.4.,стр.16].

После изучения лесоэксплуатационных условий на лесосеке выполняется технологическая подготовка. Её основной задачей является выбор рациональной схемы разработки и транспортного освоения лесосеки.

Размещение усов в пределах лесосеки зависит от размеров лесосеки и стоимости строительства и содержания 1 км уса. Различают пять возможных схем размещения усов на лесосеке (4. рис. 1.2.,стр.13). На лесосеках шириной 500 м наиболее подходит схема с лесовозным усом посередине лесосеки.

1.4.2. Размеры делянок и схемы размещения волоков

Для удобства разработки лесосеку делят на делянки, пасеки, ленты.

Делянка – это часть лесосеки, закрепляемая за одной бригадой или одной машиной, производящей валку.

Размеры делянок ограничивают: по ширине 100-500 м, по длине-200-300 м. Площадь делянки может быть 2-15 га. Оптимальными считаются такие делянки, на которых бригада могла бы работать не менее месяца. При этом среднее расстояние трелёвки не должно превышать 500 м.

С учетом вышесказанного делим лесосеку с размерами 1100*500 м на 10 делянок с размерами 220*250 м.

Трелёвочные волоки располагаются так, чтобы обеспечить эффективную трелёвку со всей площади делянки с учётом максимального сокращения  расстояния трелёвки и сохранения подроста. на выбор схемы расположения волоков оказывают влияние главным образом рельеф местности, почвенно-грунтовые условия, размеры лесосек, делянок, тип трелёвочного оборудования и тип лесовозной дороги.

На рис. 1.3. [4,стр.18] приведены схемы размещения волоков. В нашем случае наиболее приемлемой является схема а – размещение трелёвочных волоков параллельно усу лесовозной дороги.

Часть делянки, с которой поваленные деревья или хлысты трелюют по одному трелевочному волоку, называется пасекой.

Разбивка на пасеки позволяет более строго соблюдать технологическую дисциплину, выдерживать заданное направление валки, сохранять подрост. В тех случаях, когда на лесосеках  имеется  жизнеспособный  подрост, ширина пасек  определяется единственным условием — сохранением подроста. По заданию 40% лесосеки  с сохранением подроста, т.е.4 делянки.

Характеристиками пасек являются их ширина и длина. Длина пасек при параллельной схеме разработки делянок  равна ширине делянки, т. е. она может быть от 100 до 500 м. В нашем случае 250 м.

Когда лесосека разрабатывается без сохранения подроста, ширина пасек вычисляется по формуле bп= 2Hд= 2*20 ≤ 40 м; Делянку, которая разрабатывается без сохранения подроста, делим на 6 равных пасек шириной 36,7 м.

Когда лесосека разрабатывается c сохранением подроста, ширина пасек вычисляется по формуле bп= 2Hд*сos45°= 2*20*0,707 ≤ 28 м; Делянку, которая разрабатывается c сохранением подроста, делим на 9 равных пасек шириной 24,4 м.

1.4.3. Лесопогрузочные пункты

Погрузка на лесовозный подвижной состав производится на лесопогрузочных пунктах (верхних складах), расположенных у лесовозных дорог.Основным назначением лесопогрузочных пунктов является создание запасов лесоматериалов и организация работ, проводимых между операциями трелёвки и погрузки (в нашем случае это  раскряжёвка и штабелёвка). Схема лесопогрузочного пункта, используемого в курсовом проекте представлена на рис.1 .

Рис.1 Схема лесопогрузочного пункта: 1-ус лесовозной дороги, 2- лесовозный автопоезд, 3- штабель сортиментов,4- лесопогрузчик манипуляторного типа, 5 – хлысты, 6 – бензомоторная пила.

Длина лесопогрузочного пункта Lлп= а + Lср+ Lм+ 5 =9+5+10,8+5=30 м;

где а – расстояние между штабелем и лесопогрузчиком,8…9м;

Lср – средняя длина сортиментов, 5 м;

Lм– длина лесопогрузчика;

В нашем случае на погрузочном пункте производится погрузка деревьев лесопогрузчиком манипуляторного  типа ЛТ-72А. Lм– 10,8 м;

Таким образом принимаем размеры верхнего склада 30 на 30 м.

Под вместимостью лесопогрузочного пункта Е понимается объём лесоматериалов, который может одновременно на нём размещаться:

Е=n*h*b*l*∆,

где n – число штабелей, шт;

      h – высота штабеля, м;

      b – ширина штабеля, м;

       l –средняя длина штабеля, м;

      ∆ - коэффициент полнодревесности штабеля;  0,55…0,65.

Средняя длина штабеля   (из рис. 2)

Рис.2 Cхема штабеля сортиментов

Длину штабеля  принимаем 24 м, высоту 6 м, ширину равную средней длине сортиментов 5 м.

Тогда вместимость лесопогрузочного пункта     Е=1*6*5*24*0,55 = 396 м3.

Запас ликвидной древесины на лесосеке Qл =11550 м3.

Количество лесопогрузочных пунктов на лесосеке шт

Количество лесопогрузочных пунктов на делянкешт. Принимаем Sдел = 3шт.

    1.5. Возможности реализаций нормативной нагрузки на рейс трелёвочной машины

Объем трелюемой пачки до  10 м3.

1.6. Размещение лесосек

Размещение лесосек считается правильным при соблюдении ряда условий:

1) направление лесосеки должно обеспечивать протекание вырубки и сохранение почвенной влаги на юге, в области сухого лесоводства и, наоборот, необходимо прогревание, и подсушивание почвы в таёжных лесах. В первом случае преобладающее направление (по длине) - с запада на восток, во втором - с севера на юг.

2) последовательность примыкания лесосек или направление рубки выбирается так, чтобы обнажённая после рубки стена леса оказалась подветренной стороны во избежание ветровала для лучшего обсеменения вырубки. Для выбора необходимо знать преобладающее направление сильного ветра. Взаимно перпендикулярные направления лесосеки и рубки (непосредственное, чересполосное, ступенчатое, клетчатое и др. виды примыкания) наиболее удобны.

Рис. 3. Схема отвода лесосек:а- при непосредственном примыкании;

б – при чересполосном примыкании

3) срок примыкания лесосек, устанавливаемый для обеспечения вырубок и улучшения условий роста всходов и самосева, зависит от повторяемости семенных годов, урожайности древесной породы, географической зоны.(4, табл.П 1.29, стр.135)

4) при сплошных рубках главного пользования могут быть непосредственный и чересполосный способы примыкания. В нашем случае наиболее подходит непосредственный способ примыкания рис. 4.

Рис. 4. Непосредственный способ примыкания

1.7. Расчет общей протяженности транспортных путей за  весь период эксплуатации лесного фонда

Общая протяженность транспортных путей за весь период освоения лесного фонда при однократной прокладке определяется формуле:

L0= LM+Lв+ Lуc

где LM -протяженность магистрали, км; Lв - протяженность веток, км; Lуc -протяженность усов, км.

Магистраль обычно не доходит до дальней границы сырьевой базы, однако, учитывая коэффициент развития, без больших погрешностей можно принять, что длина магистрали Lм равна длинной стороне базы L, а длина одной пары веток 2lв –короткой стороне  В. Количество пар веток m зависит от установленного расстояния

между ветками δ и  длины магистрали LM :

,

δ  и LM берутся по результатам расчета арендуемой предприятием площади участков лесного фонда.

Протяженность магистрали LM= 11,6655 км, протяженность одной пары веток L =2∙5,555=11,11км. Принимаем δ равным двум длинам лесосеки: δ=2,22км.

Отсюда ; Принимаем m=6.

Lв=6∙L=66,66км.

Lуc =24∙1,1=26,4км.

Общая протяженность транспортных путей за весь период освоения лесного фонда:

L0=26,4+66,66+11,6655=104,7км

1.8. Подготовительные работы.

Подготовительные работы на лесосеке проводят до начала разработки лесосек для того, чтобы создать необходимые условия для безопасной и высокопроизводительной работы на основных лесосечных работах. В состав подготовительных работ входят: лесосырьевая и технологическая подготовка лесосек, подготовка территории лесосек и лесопогрузочных пунктов (верхних складов), подготовка обслуживающих производств (обустройство мастерского участка), транспортная подготовка.

Технологическая подготовка проводится после тщательного изучения лесоэксплуатационных условий на лесосеке.  Для этого ведется абрис лесосек, где отмечают: болота, ручьи, овраги, участки молодняка, куртины подроста, степень его благонадежности, степень захламленности, намечают места расположения лесопогрузочных пунктов, направление вывозки. По полученным данным составляется технологическая карта освоения лесосеки и определяется объем подготовительных работ.  

Подготовка территории лесосек к рубке включает в себя уборку опасных (гнилых, сухостойных, зависших,  сломанных и т.п.) деревьев, разбивку  лесосек  на делянки и пасеки, разметку пасечных волоков, разметку и разрубку верхних складов, зон безопасности, лесопогрузочных пунктов, магистральных трелевочных волоков и технологических коридоров. При машинной валке уборка опасных деревьев  производится в процессе выполнения основных работ.

Расположение волоков на лесосеке устанавливается в соответствии с принятой технологической схемой. Пасечные волоки прокладываются в процессе разра­ботки лесосек, а магистральные - в период выполнения подготовитель­ных работ.

Подготовка погрузочных пунктов производится обычно непо­средственно перед началом разработки лесосеки. Состав и объем работ по подготовке погрузочных пунктов определяются типом технологического процесса лесосечных ра­бот и видом применяемых механизмов и оборудования. Во всех случаях необходимо произвести расчистку площадки, грубую планировку и раз­рубку зоны безопасности. Расчистка площадки заключается в валке всех деревьев заподлицо с землей, уборке кустарника и подлеска, планировке площадки. При заготовке леса сортиментами после подготовки территории площадки на ней устраивают раскряжевочную эстакаду, сортировочный путь, подштабельные места и при необходимости подкрановый путь.

После устройства погрузочной площадки произво­дят вырубку леса в зоне безопасности вокруг нее на глубину 50 м.

Подготовительные работы могут выполняться как специальными бригадами, так и силами бригад, занятых на основных рабо­тах. При валке деревьев бензомоторными пилами такие работы, как уборка опасных деревьев, разметка границ пасек и волоков, подготовка лесопогрузочных пунктов и магистральных волоков рекомендуется вы­полнять специальными подготовительными бригадами. Эти рабочие после выполнения подготовительных работ переходят к другим потребным для лесхоза видам работ (например – на нижнем складе). Подготовительное звено оснащается необходимыми механизмами и оборудованием.

В основу определения объёма подготовительных работ положена схема разработки лесосеки. По схеме устанавливается: количество пасек на лесосеке, трелёвочных волоков и их протяжённость, протяжённость лесовозного уса, размещение и количество лесопогрузочных пунктов.

Расчёты по определению объёма подготовительных работ и трудозатраты на их выполнения сводим в табл.1.

Расчет подготовительных работ                                                    Таблица 1