Федеральное агентство по образованию 

ГОУ ВПО Сибирский  государственный  технологический  университет 

Лесосибирский филиал 

Факультет: Лесоинженерный

Кафедра: Лесоинженерное дело 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

ТЕМА: Организация лесосечных работ 

Пояснительная записка 

(ЛИД.000000. ПЗ) 
 
 
 
 

                                                                        Руководитель: 

                                                                        _________ А. П. Мохирев

                                                                         (подпись)                                                                                                              

                                                                        __________________________

                                                                                  (оценка, дата)

     Разработал:

                                                                       Студент группы  14-1

                                                                              (подпись)

                                                                                 __________________________

                                                       (дата) 
 
 

Лесосибирск, 2006

    Задание

    Требуется произвести расчет и проектирование технологического процесса лесосечных работ со следующими исходными данными:

    1) Годовой объем производства = 160 тыс. м³;

        в том числе:

        хлыстовая заготовка = 70%

        сортиментная заготовка = 30%

    2) Рельеф равнинный

    3) Крутизна склонов – 5⁰;

    4) Средний запас на 1 га = 170 м³;

    5) Средний объем хлыста = 0,5 м³;

    6) Средняя длина хлыста = 20 м³

    7) Средняя длина выпиливаемых сортиментов = 5,5 м;

    8) Почва свежая;

    9) Подрост средней высоты (состояние/число тыс. шт./га)

        хлыстовая заготовка – неблаг/2;

        сортиментная  заготовка – благ/8;

    10) Размер лесосеки = 600 350 м;

    11) Породный состав лесосеки – 4Л4С2Е;

    12) Рейсовая нагрузка подвижного состава:

        хлыстовозы  – 25 м³;

        сортиментовозы  – 18 м³;

    13) Число дней работы в году = 250;

    14) Число смен в сутки – 1;

    15) Вывозится: «Урал-4320»; сортиментовоз «Камаз-53228», по гравийной дороге.

    Реферат

    В данной курсовом проекте основной акцент сделан на выбор оптимальных технологических  схем и состава лесозаготовительного оборудования, обеспечивающих комплексную  механизацию, частичную автоматизацию процесса, выпуск продукции требуемого качества.

    Курсовой проект состоит из пояснительной записки, включающей текст из 51 страницу текста, 14 таблиц, 2 чертежа формата А1. Для написания курсового проекта было использовано 3 литературных источника. 

Содержание 

    Введение

    В настоящее время в лесозаготовительной и лесоперерабатывающей промышленности происходят значительные структурные и качественные изменения. Эти процессы направлены на разработку и создание комплексной, ресурсо- и энергосберегающей технологии лесопромышленного производства с целью получения наиболее качественных и, следовательно, более дорогостоящих лесоматериалов. Современное лесозаготовительное предприятие представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из совокупности оборудования, технологий, материальных ресурсов и средств управления.

    Годовой объем производства 160 тыс. м³, из них 70 % составляет хлыстовая заготовка, и 30 % - сортиментная заготовка.

    Число дней работы в году - 250. Число смен в сутки - 2. На нижний склад лесоматериалы  вывозятся автомобилями «Урал-4320» с роспуском и сортиментовозами «Камаз-53228» по гравийной автодороге. 

    1 Проектирование хлыстовой заготовки

    1.1 Основные работы

    1.1.1 Выбор схемы технологического  процесса и системы машин.

    Эффективность процесса лесозаготовок может быть достигнута при соответствующей организации работ с учетом природно-производственных условий. При организации лесозаготовок большое влияние оказывает правильный подбор системы лесозаготовительных машин и механизмов.

    Можно выделить следующие принципы формирования систем машин:

    1. Упрощение структуры системы,  т. е. формирование системы  из минимального числа типов  машин;

    2. Обеспечение надежности функционирования  системы путем 
формирования звеньев из нескольких машин, выполненных на одной базе;

    3. Согласование производительности звеньев машин, выполняющих различные операции технологического процесса, посредством выбора соответствующих значений управляемых параметров;

    4. Обеспечение полной загрузки  каждой машины, входящей в систему.

    Основными факторами, определяющими природно-производственные условия, являются: производственная программа участка, размер лесосек, рельеф местности, крупномерность и породный состав лесонасаждения, наличие жизнеспособного подроста, почвенно-грунтовые условия.

    Основными параметрами системы, которые необходимо определить, являются: число машин каждого типа, расстояние трелевки, технологическая схема разработки лесосеки и режим работы машин. Для системы дополнительно определяется состав машин и механизмов для технического обслуживания и ремонта. Размер системы должен быть оптимальным.

    При построении технологического процесса большое значение имеют очередность  выполнения операций и их место на лесосеке, которые, в основном, зависят  от природно-производственных условий. Так, после валки может идти пакетирование или обрезка сучьев, местом выполнения операции обрезки сучьев может быть непосредственно лесосека, площадки у магистральных волоков или лесопогрузочные пункты.

    Валка и трелевка леса происходит с помощью  машины ЛП-49.

    Для обрезки сучьев используется сучкорезная машина ЛП-33.

    Для погрузки леса на лесовозный транспорт  применяются ЛТ-188.

    1.1.2 Определение среднего расстояния трелевки

    Лесосекой называется часть лесосечного фонда, выделенная для лесозаготовок и  ограниченная в натуре по размерам, установленным правилами рубок с учетом лесохозяйственных требований. В соответствии с действующими правилами рубок размеры лесосек при проведении сплошных рубок устанавливаются в зависимости от категорий лесов, лесорастительных  
 

условий и преобладающих пород. Лесосека характеризуется шириной и глубиной .

     Как правило, лесосека разбивается на секции. Секцией называется участок лесосеки, тяготеющий к одной погрузочной  площадке.

    Связь среднего расстояния трелевки с размерами лесосеки может быть выражена формулой:

, м,                                           (1.1)

где   , – коэффициенты, зависящие от схемы расположения трелевочных волоков на лесосеке;

     , – ширина и глубина лесосеки, м;

     – коэффициент удлинения трелевочных  волоков, зависящий от рельефа, . Принимаем равный 1,05.

    1.1.3 Определение сменной производительности лесозаготовительных машин и механизмов

    Сменная производительность валочно-трелевочного трактора ЛП-49. Она рассчитывается по формуле:

, ,                                              (1.2)

где  – средний объем трелюемой пачки, м³;

     – число рейсов трактора за смену;

     – коэффициент использования  рабочего времени смены,

    Определение силы веса пачки, трелюемой машиной, определяют несколькими условиями (для зимы и лета):

    а) По мощности двигателя или по касательной  силе тяги:

, м³,                                   (1.3)

где   – касательная сила тяги, Н;

      – сила веса трактора, Н;

      – коэффициент сопротивления  движению машины;

      – коэффициент сопротивления  движению хлыстов или деревьев.

      – величина подъемам спуска в тысячных;

     – коэффициент распределения  нагрузки между машиной и волоком. 
 
 

    Касательная сила тяги может быть определена по формуле:

     ,                                                  (1.4)

где  – мощность двигателя, кВт;

      – коэффициент полезного  действия трансмиссии,  ;

      – скорость движения машины  в грузовом направлении, км/ч,  принимается на I передаче.

    Определяем  для зимы:

    Определяем  для лета:

    б) По сцеплению машины с грунтом:

,                               (1.5)

где – коэффициент сцепления трактора с  грунтом, равный для зимы 0,30 – 0,50; для лета 0,40 – 0,80.

    Определяем  для зимы:

    Определяем  для лета:

    в) По грузоподъемности машины:

                                                      (1.6)

где – допустимая нагрузка на ходовую часть (щит) машины, кН. 

    г) По допустимому давлению на грунт

,                                              (1.7)

где   – допускаемое удельное давление на грунт, МПа (кгс/см²);

      – давление трактора на  грунт (из технической характеристики), МПа.

     Вес пачки, которую может трелевать  машина, равен меньшей из величин  . Т.к. на величину влияет сезон работы, то принимается средневзвешенное значение.

    По  подсчитанному весу трелюемой пачки  может быть определен ее объем, пл. м³

,                                           (1.8)

где – сила веса кроны, Н. Составляет 15 - 30% от общего веса пачки (Q_MIN);

      – средневзвешенный объемный  вес древесины, Н/м³.

,                                             (1.9)

где   – доля участия i-ой породы в насаждении;

      – объемный вес i-ой породы, Н/м³;

    φ₂ – коэффициент использования расчетного объема рейсовой нагрузки, равный 0,8 - 0,9.

    Далее находим количество рейсов в смену  по формуле:

,                                             (1.10) 

где  Т – продолжительность рабочей  смены, с;

     - время движения машины в  порожнем направлении, с;

     - время переезда машины от  стоянки к стоянке, с;

     - время движения в грузовом  направлении, с;

     - время разгрузки пачки, равное 20 – 30 с.

,                                                      (1.11)

,                                                     (1.12)

где   - среднее расстояние трелевки, м;

     - скорость движения машины  в порожнем направлении, м/с;

     - скорость движения машины  в грузовом направлении, м/с.

    Время переезда машины от стоянки к стоянке:

,                                          (1.13)

где  - время на переезд машины со стоянки на стоянку, подготовительные работы, равный 45 – 60 с.;

     - количество переходов машины  для формирования одной пачки;

     - время, затраченное на подвод манипулятора к дереву, захват, спиливание и перенос в коник машины, равный для ЛП-49 60 – 80 с.

,                                                (1.14)

    Теперь  определим по формуле (1.2) сменную производительность валочно-трелевочного трактора ЛП-49:

    Сменная производительность сучкорезной машины ЛП-33. Она рассчитывается по формуле:

,                                        (1.15)

где - время на отделение ствола дерева из штабеля и закладку комля в зажимной механизм машины, равное 20 – 25с.;

     - длина протяжки зажимаемой  части хлыста, равная 2,5 м.;

     - длина хлыста, м.;

     - средняя скорость перемещения  каретки протаскивающего механизма,  для ЛП-33 равная 2,3 м/с.

    Сменная производительность лесопогрузчика типа ЛТ-188. Она рассчитывается по формуле:

,                                       (1.16)

где  – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления лесовозного транспорта под погрузку (φ₂=0,75-0,80);

      – средний объем погружаемой пачки. Предельный объем пачки хлыстов составляет для лесопогрузчиков на базе трактора ТЛТ-100 – 3,0 м³ и на базе ТТ-4 – 4,0м³;

      – продолжительность цикла  погрузки одной пачки, с.

,                                             (1.17)

где и – время движения погрузчика с пачкой и без пачки, с.

,                                              (1.18)

где – путь перемещения погрузчика, м. Зависит от глубины штабеля хлыстов или деревьев. Наибольшее значение не должно превышать 30 м;

      – средняя скорость движения  погрузчика, м/с (V_CP=0,5-0,6 м/с);

      и  – время захвата и укладки пачки (принимается равным 120-150 с).

    1.1.4 Выбор организационной формы лесосечных работ, определение потребного количества основного оборудования и рабочих

    На  лесосечных работах в настоящее  время применяется бригадная  форма организации труда. Бригады  могут быть операционными, комплексными и сквозными. Операционная бригада  выполняет только одну технологическую  операцию, например, трелевку или очистку деревьев от сучьев. Комплексная бригада выполняет комплекс лесосечных работ, начиная от валки деревьев до очистки деревьев от сучьев или погрузки. Комплексные бригады, работающие в 1,5 - 3 смены и выполняющие все технологические операции от валки до погрузки древесины на лесовозный транспорт, называют сквозными. В зависимости от численности состава, количества выполняемых операций и режима работ комплексные бригады могут быть малыми (МКБ) и укрупненными (УКБ), МКБ создается на базе одной трелевочной машины, работает в одну смену и состоит из 3 - 6 рабочих. Эта форма организации работ применяется при освоении небольших разрозненных лесосек, при вывозке древесины хлыстами.

    Двухсменную работу следует рекомендовать на валке деревьев машинным способом, трелевке подготовленных пачек деревьев, очистке деревьев от сучьев и погрузке древесины на лесовозный транспорт.

    При двух - трехсменном режиме работы бригаде  выделяется резервный трактор, тракторист которого входит в состав бригады. УКБ  может включать несколько функциональных звеньев на валке – трелевке и одного звена на очистке деревьев от сучьев и погрузке. В ряде случаев погрузка может не входить в состав комплекса работ бригады, а выделяться в самостоятельное звено.

    Суточное  задание бригады находится исходя из условия, что выработка на отдельных операциях при проведении основных работ должна быть примерно равна. При этом ведущей операцией считается трелевка. Допускается многосменная машинная валка, трелевка, обрезка сучьев, погрузка. Валка бензомоторными пилами ведется только в односменном режиме. 

Валка и трелевка               Обрезка сучьев                        Погрузка

где  – производительность механизма i-ой операции;

      – число механизмов, занятых  на i-ой операции;

      – сменность на i-ой операции.

    Тогда суточное задание бригады определяется по формуле:

,                                                     (1.19)

    Рассчитанное  погребное количество основного  оборудования и рабочих для одной  комплексной бригады заносятся  в таблице 1.1.

Таблица 1.1 –  Потребное количество основного  оборудования и рабочих для одной  комплексной бригады

    Определяем  комплексную норму выработки  по формуле:

,                                                  (1.20)

где – число рабочих в бригаде по норме.

    Затем определяется фактическая выработка  на чел.-день по формуле:

,                                               (1.21)

где – фактически принятое число рабочих в бригаде.

    Тогда процент выполнения норм выработки  находим по формуле:

,                                             (1.22)

    При правильно принятом составе бригады  процент выполнения норм выработки должен составить 100-120 %.

    1.1.5 Расчет потребного количества  бригад и мастерских участков

    Мастерский  участок входит в состав лесозаготовительного пункта (ЛЗП) и является основной производственной единицей при выполнении лесосечных работ. В данном курсовом проекте рекомендуется проектировать два мастерских участка с разделением по виду заготовляемых лесоматериалов (хлысты или сортименты).

    Число бригад на мастерском участке устанавливают  с учетом возможности оперативного руководства, удобства технического обслуживания, снабжения ГСМ и маневрирования резервной техникой.

    Согласно  нормам технологического проектирования лесозаготовительных предприятий  годовой объем мастерского участка  должен составлять 50 – 60 тыс.м³ в год для малолесных районов и 60 – 80 тыс.м³ в год – для лесоизбыточных. В условиях концентрированных лесосек Сибири и Дальнего Востока годовой объем лесозаготовок мастерского участка может быть до 120 тыс.м³.

    В состав мастерского участка кроме  рабочих, занятых на основных работах, входят звено слесарей из 3 – 5 человек для технического обслуживания и ремонта машин.

    Потребное количество комплексных бригад для  выполнения производственного задания  определяется по формуле:

,                                        (1.23)