Проект технологического процесса лесосечных работ

1. Технологический процесс лесосечных работ.

       1.1.Обоснование  технологического процесса и  выбора оборудования организации  лесосечных работ. 

       Технологический процесс лесозаготовок состоит  из основных, подготовительных, вспомогательных  и заключительных работ.

       Состав  операций на лесосечных работах и  их трудоемкость в каждом предприятии  различны и зависят от общего технологического процесса лесозаготовок и в первую очередь, от способа вывозки древесины  с лесосек. Поскольку способ вывозки  является основным определяющим признаком  технологического процесса лесозаготовки, в нашем случае видом древесины  погружаемый на транспорт являются – хлысты. По данному технологическому процессу на лесосеке заготавливают  хлысты, затем грузят на лесовозный транспорт и доставляют на нижний склад. Такой технологический процесс  получил наибольшее применение на рубках главного пользования. При вывозке  хлыстов используются условия для  более рационального их использования.

       Применение  данного технологического процесса предлагает, то что очистка деревьев от сучьев выполняется на лесосеке. От того где именно будет выполняться  эта операция (на лесосеке, на трелевочном  волоке или лесопогрузочном пункте), зависит выбор способа трелевки дерева или хлыстов, конструктивные или машинные характеристики трелевочных  средств, а также последовательность выполнения обрабатывающих и последовательных операций.

       Исходя  из выше изложенного, а также руководствуясь заданием на курсовое  проектирование предлагается следующий вариант  технологического процесса лесосечных работ проектируемого предприятия:

              - валка деревьев и укладка  в пачки валочно-пакетирующей  машиной ЛП-19А; 

              - трелевка пачек деревьев трактором  с пачковым  ЛТ-154;

              - очистка деревьев от сучьев  сучкорезной машиной  ЛП-33;

              - погрузка хлыстов челюстным  лесопогрузчиком  ЛП-65Б;

       Для срезания деревьев и формирования их пачек в процессе сплошных рубок  предназначена валочно - пакетирующая машина ЛП-19А.

       ЛП-19А  состоит из трех основных частей:

                - ходовая система, поворотной  платформы и стрелы с рабочим  оборудованием. Ходовая система  – гусеничная, многоопорная с  балансирной подвеской  состоит  из: сварной рамы, механизмов передвижения  гусеничных лент и натяжных  устройств. 

       На  главной поворотной  платформе  размещены: силовая установка, привод поворота платформы, трубопроводы и  другие элементы гидрооборудования, электрооборудования, а также контргруз и приборы.

       Силовая установка, состоящая из дизельного двигателя и приводимого  им во вращение сдвоенного аксиально –  поршневого насоса, установленного на резиновых амортизаторах задней части платформы.

       Управление  гидроусилителями осуществляется с  помощью рычагов и педалей  расположенных в кабине машиниста.

       Техническая характеристика валочно – пакетирующей машины ЛП-19А

       - мощность двигателя, кВт- 95,6

       - грузоподъемность двигателя, т- 3,2

       - вылет манипулятора:

       - максимальный, м-8,0

       - минимальный, м- 3,8

       - конструктивная масса  кг, не  более 24300

       Устанавливаемое на машинах ЛП-19А сменное захватно – срезающее устройство (ЗСУ) с  накопителем, предназначено для  заготовки древесины при сплошных рубках в разновозрастных насаждениях  с деревьями разной крупности  со средним объемом до 1 м. Состоит  ЗСУ из рамы, двух основных захватов, накопителя, механизма срезания и  гидросистемы.

       Технологическая характеристика ЗСУ с накопителем:

       - производительность ЛП-19А с накопителем  – 120

       - грузоподъемность, т – 3

       - максимальное количество смежных  деревьев, шт – 2

       Сменно  – погрузочное оборудование, монтируемое  на машине ЛП-19А в замен захватно – срезающего механизма, предназначено  для погрузки хлыстов на лесовозный транспорт, а также для штабелевки.

       Техническая характеристика погрузочного оборудования:

       - производительность машины ЛП-19А  со сменным грузоподъемным оборудованием  по чистому времени работы  – 120;

       - грузоподъемность, т -3;

       - габаритные размеры, мм – 2300*2000*2000;

       Трелевочный трактор ЛТ-154 предназначен для подбора  пачек деревьев, сформированных валочно  – пакетирующей машиной и их безчекерной  трелевки.

       Трелевочный агрегат представляет собой многооперационную  машину на базе трактора ТТ-4 с технологическим  оборудованием, смонтированным вместо погрузочного устройства трелевочного трактора.

       Для ограждения деталей заднего моста  имеется предохранительная балка, шарнирно крепятся к задним кронштейнам  рамы трактора и опирается на ролики и щит.

       Техническая характеристика:

       - базовая машина ТТ-4;

       - максимальная масса трелюемой  пачки, т – 8;

       - максимальная площадь сечения  захвата, – 1,8;

       - рабочее давление в гидро-системе, мПа 10+0,5;

       Сучкорезная машина ЛП-33 предназначена для срезания сучьев с предварительно поваленных и сформированных в пачки или  штабеля деревьев хвойных и лиственных пород.

       Сучкорезная машина создана на базе трактора ТТ-4.В  связи с установкой нового технологического оборудования, на трактор не устанавливается  погрузочное устройство (щит), лебедка, изменены кабина и гидравлическая система.

       Сучкорезная машина ЛП-33 состоит из базового трактора ТТ-4 с установленной на нем опорой.

       Сучкорезная головка предназначена для захвата  деревьев из пачки и обрезки с  него сучьев в процессе протаскивания.

       Приемная  головка предназначена для поддержки  ствола обрабатываемого дерева, т.к. максимальный ход каретки составляет 10 метров и частичной доочистки  обрабатываемого дерева.

       Лебедка при помощи каната обеспечивает возвратно-поступательное перемещение захвата по направляющим стрелы.

       Техническая характеристика:

• Базовая машина ТТ-4
• Эксплуатационная мощность двигателя, кВт, не менее 84,6
• Максимальная скорость протаскивания м\с 1,7
• Удельное давление на грунт кПа – 63

       Челюстной гусеничный лесопогрузчик ЛТ-65 Б, предназначен для погрузки деревьев и хлыстов  на лесовозный транспорт, штабелевки их прочих погрузочно-разгрузочных работ  на лесных складах и перевалочных базах.

       Лесопогрузчик ЛТ-65Б, представляет собой грузоподъемную машину, состоящую из навесного оборудования, смонтированного на тракторе ТТ-4.

       Навесное  оборудование лесопогрузчика состоит  из установки рамы, поворотного основания, стрелы, нижней челюсти, механизма поворота нижней челюсти, стоек, гидровлической системы, установки карданных валов, дополнительного оборудования, системы  электрооборудования.

       Лесопогрузчик работает по принципу переноса груза  над кабиной трактора.

       Техническая характеристика ЛТ-65Б.

       -Базовый  трактор ТТ-4

       -Эксплуатационная  мощность двигателя, кВт, не  менее 84,6

       -Производительность, \ч не менее – 42

       -Рабочее  давление в гидросистеме мПа-104

       -Масса  навесного оборудования, кг-6600

       1.2. Режим работа предприятия и  объема производства.

       Для установки режима работы предприятия  необходимо выбрать количество рабочих  дней в неделю, продолжительность  рабочей смены и число смен в сутках.

       Учитывая, то что на лесозаготовках работают машинные комплексы и большой  годовой объем лесозаготовок  предлагается организация работы в  одну смену.

       Проектируемое предприятие работает по шестидневной рабочей неделе с продолжительностью смены 7 часов.

       При проектировании  объемов производства обязательно следует учитывать, что в осеннее – зимний период благоприятные дни лесозаготовки, объем лесозаготовки составляет 60% от годового задания, а в весеннее - летний 40%. Сменный объем см вычисляют по формуле:

       см= (1),

       Где Qгод-  годовой объем производства, ;         

               - число рабочих дней в осеннее - зимний период;

              С – число смен работы.

       Сменный объем  см для весеннее – летнего периода вычисляют по формуле:

       см= (2),

       Где - число рабочих дней в весеннее – летний период

       Объем лесозаготовок для каждого квартала года вычисляют по формуле:

       Qкв,=Nкв.*С*С*Qсм (3),

       Где Nкв. – число рабочих дней в квартале;

              Qсм. – сменный объем лесозаготовки для данного квартала .

       Расчет  режима работы предприятия приведен в таблице 1. 
 
 

       Таблица 1. – Режим работы предприятия

       1.3. Определение размеров и необходимого  числа лесосек.

         При выборе лесосеки следует  руководствоваться правилам заготовки  древесины. В эксплуатационных  лесах предельная площадь лесосеки  не должна превышать 50 га. , для  проэктируемого предприятия принимается  прямоугольная по форме лесосека  с длиной 1000 м, равной длине  стороны квартала. Ширина лесосеки  при этом принимается равной 500 м.

          Количество лесосек на год  n, на год определяется по формуле:

                                                                   n= (4),

       где L – длина лесосеки, м;

             B – ширина лесосеки, м;

            q – средний запас древесины на 1 га, ;

          1,1 – коэффициент учитывающий  возможность перевыполнения плана;

       n ===11

             Для организации работы проектируемого  предприятия требуется 11 лесосек.  Общая вырубаемая площадь в  течении года составит в га.

                   В течении года 11*50=550 га.

       1.4. Выбор способа разработки делянки  влияет рельеф местности, состояние  грунта, таксационные характеристики  насаждения, размеры лесосеки между  усами лесовозной дороги, лесовозные  требования предъявляемые при  проведении конкретного вида  рубок.

               При выборе схемы разработки  лесосеки следует руководствоваться  следующими положениями:

       - должна быть обеспечена высокая  производительность бригад в  течении всего периода работы  на делянке;

       - расстояние трелевки должно быть  минимальным;

       - должна быть обеспечена сохранность  подроста и молодняка;

       - затраты на подготовку лесосек  и обустройство погрузочных пунктов  должны быть минимальными;

       - выполнение всех работ на делянке  должно соответствовать безопасным  условиям труда;

                  Для проектируемого предприятия  выбирается параллельная схема  разработки делянки. Данная схема  применяется там где требуется  концентрация древесины в одном месте, когда строительство погрузочных пунктов требует больших затрат.

                   От схемы расположения трелевочных волоков зависит среднее расстояние трелевки, является основным показателем при определении производительности трелевочных тракторов и норму расхода топлива, смазочных материалов на трелевку древесины, среднее расстояние трелевки достаточно для практических целей с точностью можно определить по формуле:

                                        (*а+*b)* (5),

       Где a – ширина делянки, м

              b – длина делянки, м

              и - коэффициенты зависящие от схемы расположения волоков (при параллельной схеме = = 0,5);

               – коэффициент удлинения трелевочных волоков зависящие от рельефа местности, для равнинной местности = 1,1.

                = (0,5 * 250 + 0,5 * 250 + 0,5 * 250) * 1,1 = 275 м.

       Для расчета производительности трелевочных  средств, принимается среднее расстояние трелевки 275 м.

       1.5. Организация подготовительных работ  и их пополнение.

             Проведение подготовительных работ  создает благоприятные и безопасные  условия для выполнения основных  работ.

       В состав подготовительных работ входит:

       - уборка опасных деревьев;

       - размётка волоков и их устройства;

       - разрубка зон безопасности и  мест стоянки оборудования;

       - перебазировка бригад с одной  лесосеки в другую;

       - устройство погрузочных пунктов;

       - строительство усов лесовозной  дороги.

                При валке машинами уборка  опасных деревьев не проводится. Для выполнения подготовительных  работ целесообразно иметь специальные  бригады, но некоторые работы  могут иногда выполнять комплексные  бригады.

                 Расчет трудозатрат 3, чел –  дн. на выполнение подготовительных  работ производиться по формуле:

                                          З = ( + + ), (6)

       где - трудозатраты на подготовку одного га лесосеки;

             - трудозатраты одного лесопогрузочного пункта;

             - трудозатраты на строительство одного км. лесовозного уса;

             S – площадь тяготения к одному погрузочному пункту (га);

             С – ширина полосы леса осваиваемая  с одного уса (км);

             – годовой объем заготовки ;

              q – средний запас древесины на одном га.

       Трудоемкость А ₁, зависит от количества опасных деревьев, подлежащих уборке. Она находится в пределах 0,5 – 1,5 человеко-дней на 1 га. В проектируемом варианте А₁ =0.

       Трудоемкость  А₂ при трелевке тракторами и вывозке хлыстов составляет от 0,1-2 чел.-дн., на 1 погрузочный пункт. К одному погрузочному пункту при современной технологии тяготеет площадь S=5-8 га.

       Трудоемкость  строит 1 км. лесовозного уса А_3, в большей степени зависит от типа уса и составляет, если учесть все работы от подготовки трассы до пуска в эксплуатацию, для снежных усов и грунтовых усов на плотном основании 10-15 чел.-дн. на 1 км. Ширина полосы С составляет 0,5 км. Коэффициент     К = 1-1,2.

       3= + ) = 444,4 ( + ) = 259,5 чел.дн.

       Число рабочих необходимое Ч _п.р. для выполнения подготовительных работ  определяется по формуле:  Ч  _п.р. = , где N _п.р.  – число дней в году на проведение подготовительных работ.  N _п.р.  = 150 дн.

       Ч _п.р. = = 1,7

       Для организации подготовительных работ  требуется два человека –                1 бригада. В состав бригады входят: вальщик и тракторист на трелевке леса.

       Технические средства для выполнения подготовительных работ приводятся в таблице  №2.

       Таблица №2. Оборудование для подготовительных работ.

       1.6. Расчет производительности машин  и оборудования.

       1.6.1. Сменная производительность валочно-пакетирующей  машины ЛП-19 определяется по формуле 

       П _см =       ₍₈₎

       Где Т_см – продолжительность смены в минутах

       t_n*3 – время на подготовительно заключительные работы.  t_n*3 = 20-30 мин.

       V_хл – средний объем хлыста м³.

       ₁ – коэффициент использования машины в течении смены 0.7-0.9

       Т_ц – полная продолжительность спиливания и укладки одного дерева в минутах.

       Цикл  спиливания и укладки одного дерева ЛП-19 состоит из следующих операций:

       - переезд машины со стоянки  на стоянку;

       - наводки захватно-срезающего устройства на дерево, зажима натяжения срезания, подтягивание дерева, поворота платформы с деревом, укладки его в пачку на землю, порожний поворот.

       При среднем V_хл = 0,49 м³

       Т_ц = 0,36+0,10+0,39+0,38+0,28+0,26=1,77

       П_см = 240^м3 _см

       Полученный  результат сравниваем с едиными  нормами выработки лесозаготовительной  работы и для дальнейших расчетов принимаем производительность согласно норм.  П_см =240^м3 _см.

       1.6.2 Расчет производительности на  трелевке леса.

       Сменная производительность трелевочного трактора ЛТ -154 определяется по формуле:

       П_см =                (9)

       Т_см - в минутах

       t_n*3 – время на подготовительно заключительные операции  t_n*3 = 20-40 мин.

       Vn – объем трелюемой пачки м³.

       ℓ_ср – среднее расстояние трелевки

       V_гр  - скорость трактора в грузовом направлении м/мин.

       V_х – скорость движения в холостом направлении

       t_п – время набора и формирования пачки

       t_о - время отцепки пачки на лесопогрузочном пункте

       коэффициент ₁ использования трактора в течение смены 0.7-0.9.

       Объем трелюемой пачки принимаем согласно нормативов рейсовых нагрузок, Vn = 3,1 м^3.

       Время технологического цикла набора пачки  движения в грузовом направлении  отцепки пачки и движении в  холостом ходу. Мы принимаем согласно нормативов оперативного времени при  V_хл  -0,49 и среднем расстоянии трелевки ℓ_ср – 275 м составит t_о  = _{и равно 3,77 мин/м}³.

       П_см = = = 101,8 м^3.

       Полученный  результат сравниваем с едиными  нормами выработки и для дальнейших расчетов принимаем согласно норм П_см = 104 м³.

       1.6.3. Расчет производительности на  очистке деревьев от сучьев.

       Производительность  сучкорезных машин зависит от среднего объема хлыста, скорости протаскивания  дерева через сучкорезную головку, а также квалификации оператора.

       С увеличением среднего объема хлыста и скорости протаскивания производительность увеличивается так как сокращается  время на обработку 1 древесины.

        , , для поштучной обработки деревьев с протаскивающим механизмом технического действия определяется по формуле:

        =    (10),

       где - продолжительность смены в секундах;

              - время на выполнение подготовительных, заключительных операций, = 2000 сек.

              . .  - коэффициент использования рабочего времени с учетом переезда машины с одной технологической стоянки на другую , =0,6-0,8.

                              – коэффициент загрузки машины , = 0,85.

        - продолжительность  обработки одного  дерева 

        = + * Кð, (11).

       где  – время подачи рабочего органа и захвата дерева, = 10-20 сек.

               - средняя длина хлыста , м.