Проект лесосечных работ с заготовкой хлыстов
ВВЕДЕНИЕ
Велика роль леса, которую он играет в обществе и жизни человека. Его экономическое, экологическое и социальное значения постоянно возрастают. Ежегодно в лесах Беларуси заготавливается большое количество древесины. Кроме того, в них получают множество различных недревесных продуктов.
Леса выполняют важные
В течение последних лет по
инициативе и под руководством
президента Республики
В новых условиях
Но в погоне за экономической успешностью не стоит забывать о лесовосстановлении. Лес – наше богатство и мы не должны бездумно его тратить.
Целью данного курсового
1 ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА РУБКИ
- Исходные данные
Планируемый объем производства в данном насаждении составляет 115 тыс. м3. Средняя длина хлыста определяется разностью между средней высотой дерева в насаждении и значением длины в полметра. Такие значения как: средняя высота дерева в насаждении, средний объем и средний диаметр хлыста, средний возраст рубки в данном насаждении определяются по формуле нахождения среднего значения (1.1):
где Xср – искомые исходные данные (Hср – средняя высота дерева в насаждении, м, Vср – средний объем хлыста, м3, Dср – средний диаметр хлыста, см, Aср – средний возраст рубки в данном насаждении, лет);
ΣСi – процентное содержание той или иной породы в составе насаждения, %;
ni – данные из таблиц динамики таксационных показателей модальных насаждений.
Для выбора принципиальной схемы технологического процесса лесосечных работ и выполнения дальнейших расчетов принимаем следующие исходные данные:
Средний объем хлыста – 0,59 м3;
Средняя длина хлыста – 22,9 м;
Средний диаметр хлыста – 24,5 см;
Размер лесосеки – 200×350 м;
Состав насаждений – 4Е2Гр3Б1Ос;
Средний запас на 1 га – 190 м3.
1.2 Выбор
принципиальной схемы
Чтобы заготовить древесину на лесосеках, отведенных в рубку, необходимо выполнить следующие виды работ: подготовительные работы к лесозаготовкам, основные лесосечные работы, заключительные и вспомогательные работы.
Подготовительные работы к
Основные лесосечные работы - это
работы, в результате выполнения
которых происходит заготовка
древесины требуемого
К заключительным работам
Вспомогательные работы
В данном курсовом проекте лесосечные работы будут производиться по такому типу технологического процесса как 2ТП-Х2, который представляет следующий вариант процессов разработки лесосеки:
Из представленной схемы видно,
1.3 Выбор и технико-экономическое обоснование системы машин и
механизмов для основных лесосечных работ
В данном курсовом проекте планируется использование следующей системы машин: на валке и очистке деревьев от сучьев будут применяться бензомоторные пилы STIHL MS290 и MS180 соответственно. Трелёвка хлыстов – Амкодор 2243. На погрузку сортиментов назначается самозагружающийся лесовозный автопоезд ТМ-22-1.
В
таблице 1.1 представлена оптимальная
система машин, используемая
Таблица 1.1 – Предлагаемая система машин
Операции технологического процесса лесосечных работ |
Предлагаемые марки машин |
Валка деревьев |
STIHL MS290 |
Обрезка сучьев |
STIHL MS180 |
Трелёвка хлыстов |
Амкодор 2243 |
Вывоз хлыстов |
ТМ-22-1 |
1.3.1 Бензомоторная пила STIHL MS290
Универсальная пила с широким спектром применения. Хорошо подходит для заготовки леса в насаждениях со средним диаметром до 40 см. Боковое натяжение цепи позволяет исключает контакт с острой пильной цепью. Компенсатор поддерживает смесь топлива и воздуха при растущем засорении воздушного фильтра. Специальная система запорных устройств для баков горючего и масла позволяет без особых усилий открывать и закрывать их (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 – Общий вид бензопилы STIHL MS290
Техническая характеристика представлена в таблице 1.2:
Таблица 1.2 – Техническая характеристика бензомоторной пилы STIHL MS290
Показатель, единицы измерения. |
Значение |
Объем двигателя, см3 |
56,5 |
Мощность, л.с.(кВт) |
4,1 (3,0) |
Длина шины, см |
40 |
Вес, кг |
5,9 |
1.3.2 Бензомоторная пила STIHL MS180
Легкая компактная пила, хорощо подходит для обрезки сучьев и валки тонкомерных деревьев. Конструктивное исполнение и защитные приспособления, как и у мощных мотопил. Простота управления и форма, созданная по законам эргономики, позволяет выполнять работу легко и без лишнего напряжения. Пила имеет компенсатор, который необходим для поддержания смеси топлива и воздуха при растущем засорении воздушного фильтра (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 – Общий вид бензопилы STIHL MS180
Техническая характеристика представлена в таблице 1.3:
Таблица 1.3 – Техническая характеристика бензомоторной пилы STIHL MS180
Показатель, единицы измерения. |
Значение |
Объем двигателя, см3 |
31,8 |
Мощность, л.с.(кВт) |
2,0 (1,5) |
Длина шины, см |
35 |
Вес, кг |
3,9 |
1.3.3 Тягач трелевочный с манипулятором АМКОДОР 2243
Тягач трелевочный с манипулятором АМКОДОР 2243 предназначен для трелевки деревьев и хлыстов, а также для выполнения вспомогательных работ на лесосеке: подготовки погрузочных площадок, штабелирования хлыстов, выравнивания комлей. Тягач оснащен финским манипулятором Foresteri с вылетом стрелы 6,5 м, большим захватом с зевом 1 м2 на задней полураме и однобарабанной реверсивной лебедкой канатоемкостью 50 м с тягой в 10 т. У тягача есть также опускаемые щит и отвал, с помощью которых он может производить работы по штабелированию лесоматериалов (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 – Общий вид тягача трелевочного с манипулятором АМКОДОР 2243
Техническая характеристика представлена в таблице 1.4:
Таблица 1.4 – Техническая характеристика Амкодор 2243
Показатель, единицы измерения. |
Значение |
Масса эксплуатационная, кг |
14000 |
Мощность двигателя, л.с.(кВт) |
148(109) |
Канатоёмкость барабана, м |
50 |
Число чокеров, шт |
10 |
Объём трелюемой пачки, м3 |
10 |
1.3.4 Лесовозный автопоезд с гидроманипулятором ТМ-22-1
Автопоезд ТМ-22-1 (рисунок 1.4) состоит из автомобиля МАЗ-509А, гидроманипулятора СФ-65С и прицепа-роспуска ГКБ-9383-012. В технологическое оборудование автомобиля МАЗ-509Л внесены некоторые конструктивные изменения, связанные с установкой гидроманипулятора.
Лебедка с приводом для погрузки прицепа-роспуска, имеющаяся на автомобиле МАЗ-509А, снята. Для установки гидроманипулятора ограждение кабины смещено назад, а коник установлен в плоскости заднего моста для обеспечения оптимальной развесовкн автомобиля по осям. Для снижения напряжения в лонжеронах рамы автомобиля удален надрамник.технологического оборудования.
Привод гпдроманнпулятора осуществляется гидравлическим насосом, поставляемым в комплекте с манипулятором. Работа гидронасоса осуществляется от коробки отбора мощности, устанавливаемой на коробке передач автомобиля с правой стороны, через карданный вал. Включение коробки отбора мощности производится из кабины воздушным краном, включающим ранее привод лебедки.
Прицеп-роспуск ГКБ-9383-П12 дооборудован деревянным дышлом, обеспечивающим оптимальное по загрузке автомобиля расстояние между кониками тягача и прицепа-роспуска при перевозке хлыстов.
Рисунок 1.4 – Общий вид лесовозного автопоезда с гидроманипулятором ТМ-22-1
Техническая характеристика ТМ-22-1 представлена в таблице 1.5:
Таблица 1.5 – Техническая характеристика автопоезда ТМ-22-1
Показатель, единицы измерения |
Значение |
Базовый автомобиль |
МАЗ-509А |
Прицеп-роспуск |
ГКБ-9383-012 |
Мощность двигателя, кВт |
132,2 |
Грузоподъёмность, кг |
15550 |
Полная масса автопоезда, кг |
30000 |
- ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ЭЛЕ
МЕНТЫ РУБОК
- Лесотехнические требования
Лесозаготовительные
работы должны выполняться
В насаждениях, произрастающих на склонах крутизной более 15° длинная сторона лесосеки ориентируется вдоль горизонталей склона (независимо от ориентации лесосеки по отношению к сторонам света). В опушках леса сплошнолесосечные рубки или последний прием постепенных рубок проводятся только в тех случаях, если этими рубками не создается угроза ветровала смежным и далее расположенным насаждениям. Сплошные рубки проводятся в насаждениях, в которых отсутствует или имеется в недостаточном для формирования хозяйственно ценного насаждения количестве жизнеспособный подрост целевых пород, подпологовые культуры или второй ярус. Выбор технологического процесса и системы машин для лесозаготовок при сплошных рубках определяется с учётом максимального использования всей биомассы деревьев и обеспечения лесоводственных требований. При проведении сплошных рубок оставляются деревья для создания условий по сохранению биологического разнообразия: с гнездами хищных птиц, медоносные, дуплистые, особо крупные (диаметр на 1,3 м более 40 см) из ветроустойчивых пород - общей численностью до 10 шт. на 1 га.
- Организационно-технические эле
менты рубок
Заготовка древесины будет осуществляться на лесосеках с направлением север-юг, размером 200×350 м, при этом площадь одной лесосеки составляет 7 га. Разработка лесосек осуществляется с разбивкой на пасеки, перпендикулярными к лесовозному усу. Валка деревьев производится на встречу главной помехе (западные ветра).
2.3 Определение нормативов рубок леса
В
данном курсовом проекте
Средний возраст рубки древостоев можно определить по формуле:
Вс = , лет ()
где ΣСi – процентное содержание той или иной породы в составе насаждения, ель-40%, граб-20%, берёза-30%, осина-10%;
ni – средний возраст рубки, ель-80, граб-100, берёза-60, осина-40лет.
Количество лесосек за год определяется по формуле 2.1:
где Nл – количество лесосек за год, шт;
Qг – годовой объем производства, 115000м3;
x – вырубаемый запас с 1 га, 190 м3;
a – ширина лесосека, 200 м;
b – длинна лесосеки, 350 м.
2.4 Обоснование способа и схемы разработки лесосеки и определение технологических элементов лесосеки
Выбранные способ и схема разработки лесосеки оказывают существенное влияние на объем подготовительных работ, технологический процесс разработки лесосеки и организацию труда на основных лесосечных работах. В данном курсовом проекте наиболее целесообразно пронять способ узких пасек. При этом трелёвка будет осуществляться за вершины, такой способ разработки лесосеки позволит максимально сохранить подрост. Ширина пасеки определяется по формуле 2.ы:
(2.7)
где Н - средняя высота древостоя на лесосеке, 23,5м;
α - угол между волоком и направлением валки деревьев, 30 град;
- ширина трелевочного волока, 5 м;
По расчётам ширина пасеки получилась 26,1 метра, но для упрощения дальнейших расчётов принимаем значение – 30 метров.
Схему расположения волоков принимаем параллельную. Среднее расстояние трелёвки рассчитываем по формуле:
(2.12)
где а – ширина лесосеки, 200м;
b – длина лесосеки, 350м;
k1, k2 – коэффициенты, зависящие от схемы расположения трелевочных волоков, 0,5 и 0,25 соответственно;
k0 – коэффициент удлинения трелевочных волоков, зависящий в основном от рельефа местности, 1,1.
Для
эффективного использования
3 РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ
Плановый
баланс используемого рабочего
времени характеризует
Таблица
3.1 – Баланс использования
Показатели |
Единицы измерения |
Значение |
1 |
2 |
3 |
1 Календарный фонд |
дни |
365 |
2 Число выходных дней |
дни |
104 |
3 Число праздничных дней |
дни |
9 |
4 Номинальный фонд рабочего |
дни |
252 |
5 Невыходы на работу, всего |
дни |
32 |
в том числе: трудовые отпуска |
дни |
24 |
по болезни |
дни |
6 |
в других случаях |
дни |
2 |
6 Эффективный фонд рабочего |
дни |
220 |
7 Номинальная продолжительность рабочей смены |
час |
8 |
8 Годовой фонд рабочего времени |
час |
1760 |
Количество
дней трудового отпуска
На
лесосечных работах суточный
объем производства
где Qсут - суточный объем производства на лесосечных работах, м3;
Q – годовой объем производства, 115000 м3;
Ар – число дней работы на лесосечных работах, 220 дня.
Сменное задание на лесосечных работах определяется по формуле (3.2):
где Qсм – сменные объемы заготовленной древесины, м3;
Qсут - суточный объем производства на лесосечных работах, 522,7 м3;
s – количество смен работы в сутки, 1 смена.
Расчет
режима работы на рубках леса
в разрезе выполняемых
Таблица3.2 – Режим работы на сплошнолесосечных рубках
|
Операция |
Годовой объем заготовок, м3 |
Режим работы |
Объём производства, м3 | ||
|
дней |
смен |
суточный |
сменный | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Валка деревьев |
115000 |
220 |
220 |
522,7 |
522,7 |
Обрезка сучьев |
115000 |
220 |
220 |
522,7 |
522,7 |
Трелёвка хлыстов |
115000 |
220 |
220 |
522,7 |
522,7 |
Вывозка хлыстов |
115000 |
220 |
220 |
522,7 |
522,7 |
4 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Сменную производительность бензопилы на валке деревьев определяем:
Псм в = , м3 (4.1)
где Т - продолжительность рабочего дня, 8 час;
φ1 - коэффициент использования рабочего времени, 0,8;
φ2 - коэффициент использования производительности чистого пиления пилы, 0,7;
Vх - средний объём хлыста, 0,59м3;
tц – общая продолжительность цикла на валке одного дерева, 89 сек.
Общая продолжительность цикла на валке одного дерева можно определить по следующей формуле:
tц = t1 + t2 + t3, сек (4.2)
где t1 – время на подготовку рабочего места, 40 сек;
t2 – время валки одного дерева, 26,6 сек;
t3 – время перехода вальщика к следующему дереву, 22,3 сек.
где tсп – время спиливания дерева, 11,6 сек.
tст – время сталкивания и падения дерева, 15 сек;
Время спиливания дерева определяем по формуле:
tсп = , сек (4.4)
где k1 – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на подпил, 1,2;
dс – средний диаметр дерева в области пропила, 29,4 см:
S – производительность чистого пиления, 100 см2/сек.
где d1,3 - диаметр спиливаемого дерева на высоте груди, 24,5см;
с – коэффициент, зависящий от породы дерева, 1,2.
(4.6)
где k2 – коэффициент, учитывающий захламленность лесосеки, 0,8;
qл – средний запас на 1 га, 190 м3/га;
v – средняя скорость перехода вальщика, 0,2 м/сек.
Сменную производительность бензопилы на обрезке сучьев определяем:
Псм обр = , м3 (4. 7)
где Т - продолжительность рабочего дня, 8 час;
φ1 - коэффициент использования рабочего времени, 0,8;
φ2 - коэффициент использования производительности чистого пиления пилы, 0,6;
Vх - средний объём хлыста, 0,59м3;
tц – общая продолжительность цикла на валке одного дерева, 90,3 сек.
Продолжительность цикла на обрезке сучьев определяем:
tц = t1 + t4 + t3, сек (4. 8)
где t1 – время на подготовку рабочего места, 40 сек;
t4 – время обрезки сучьев одного дерева, 28 сек;
t3 – время перехода обрезчика сучьев от дерева к дереву, 22,3сек.
t4 = , сек (4. 9)
где Ас – суммарная площадь среза сучьев на одном дереве, 700 см2,
φ3 – коэффициент использования бензопилы при обрезке сучьев на лесосеке, 0,25;
S – производительность чистого пиления, 100 см2/сек.
Комплексная сменная производительность бензопилы на валке деревьев и обрезке сучьев. Все виды работ выполняет один человек. Комплексную сменную производительность определяем по следующей формуле:
Псм компл = , м3 (4.10)
где Т - продолжительность рабочего времени, 8 час;
φ1 - коэффициент использования рабочего времени, 0,8;
φ2 - коэффициент использования производительности чистого пиления пилы, 0,7;
Vх - средний объём хлыста, 0,59 м3;
tц – общая продолжительность цикла на валке одного дерева, обрезке сучьев и раскряжевке одного хлыста, 116,9 сек.
Общая продолжительность цикла на валке одного дерева, обрезке сучьев и раскряжевке одного хлыста можно определить по следующей формуле:
tц = t1 + t2 + t4 + t3, сек (4.11)
где t1 – время на подготовку рабочего места, 40 сек;
t2 – время валки одного дерева, 26,6 сек;
t4 – время обрезки сучьев одного дерева, 28 сек;
t3 – время перехода рабочего от дерева к дереву, 22,3 сек.
сек
Производительность трелевочных тракторов в смену зависит от объема трелюемой пачки, затрат времени на один рейс и количества рейсов.
где Q – полезная нагрузка на трелевочный трактор (или объем пачки), м3
N – количество рейсов за смену, рейсы.
Расчёт средней производительности трелёвочного трактора летом:
Q = 5,2м3
N=15,3 рейса.
Расчёт средней производительности трелёвочного трактора зимой:
Q = 10,5м3
N=6,7 рейса.
Объем пачки должен соответствовать тяговому усилию трактора, силе тяги трактора по сцеплению, тяговому усилию лебедки и допустимой нагрузки на щит трактора. Необходимо найти объем пачки для летнего и зимнего периодов по следующей формуле:
Q = , м3 (4.13)
где Fт – тяговое усилие трактора на первой передаче, Н;
Р – масса трактора, т;
f’ – удельное сопротивление движению трактора, Н/т;
f” – удельное сопротивление движению волочащихся концов пачки, Н/т;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
i – величина уклона волока, выраженного в тысячных долях, ‰;