Технология и оборудование лесозаготовок

 

 

Министерство образования и  науки РМЭ

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

«Поволжский государственный технологический  университет»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра ТиОЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа

по дисциплине:

«Технология и оборудование лесозаготовок»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      Выполнил: ст. гр. ЛХ-41

Васенева М.В.

Проверила: Захаренко Г.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола,

2013

 

1. Лесосечные работы

Лесосечные  работы относятся к первой фазе производственного  процесса лесозаготовительных предприятий  и являются наиболее трудоемкими. Под  лесосечными понимают все работы, которые выполняются на лесосеке: основные, подготовительные и вспомогательные, а также работы по очистке вырубок после окончания разработки лесосеки.

 

    1. Определение размеров лесосек и их количества

Действующими  правилами рубок размеры лесосек  определяются в зависимости от категории  лесов, лесорастительных условий и преобладающих пород. Лесосеки шириной 300 м отводят в хвойных насаждениях зоны смешанных лесов 3 группы, а также в лесах 2 группы при условии выполнения ряда мероприятий по возобновлению леса.

Площадь лесосеки определяется по следующей формуле:

Sл = a * b/10000

 

а и b – соответственно длина и ширина лесосеки, м

Sл – площадь лесосеки, га.

Sл = 300 * 400/1000= 12 га

Далее необходимо определить количество лесосек (Nл), необходимых для освоения годичного объема заготовки леса. Ликвидный запас древесины по заданию равен 200 м3/га, годовой объем заготовки – 130 тыс. м3.

Qг – годовой объем заготовки, м3;

qл – ликвидный запас древесины, м3/га.

Таким образом, чтобы заготовить годовой объем  древесины, необходимо запроектировать  35 лесосек площадью 12 га.

 

 

 

 

 

 

    1. Выбор схемы технологических процессов и системы машин

В зависимости  от состава операций в каждом технологическом  процессе, очередности и места  их проведения лесосечные работы могут  выполняться в различных вариантах. При выборе следует учитывать требования лесовозобновления, климатические и почвенно-грунтовые условия, требования качества заготавливаемой древесины, лесовозного транспорта.

Оборудование  для каждой операции выбирается в  соответствии с конкретными условиями. При выборе системы машин необходимо соблюдать следующие требования: машины, входящие в систему, по своим  конструктивным и технологическим  данным должны соответствовать природно-производственным условиям работы, иметь однотипность базового шасси, кратность производительности машин в системе.

Основным  определяющим критерием, который учитывается  при выборе машин для формирования их в систему, является средний объем хлыста (по заданию – 0,29 м3).

Выбор и  применение вида трелевочного оборудования для конкретных производственных условий, обуславливается рельефом местности, несущей способностью грунтов, запасом древесины на 1 га, общим запасом лесосеки, наличием подроста.

Исходя  из вышеперечисленных условий был  выбран следующий блок технологических процессов при вывозке сортиментов:

  • Валка трелевка (Харвестер Timberjack 770D);
    • Обрезка сучьев (Харвестер Timberjack 770D);
    • Раскряжёвка (Харвестер Timberjack 770D);
    • Трелевка сортиментов (Форвардер Timberjack 810B)
    • Погрузка сортиментов (Форвардер Timberjack 810B).

Для выбранной  системы машин была разработана  блок - схема технологических процессов (рис. 1.2.)

 

 

 

 


 


 


 

 

 



 


 

 


 


 

 



 


 

 

 

Рис. 1.2. Блок-схема технологических процессов лесозаготовки древесины в сортиментах

 

    1. Выбор технологической схемы разработки лесосеки

Таблица 1.1

Техническое описание Харвестера - Timberjack 770D

Эксплуатационный вес

10,8 т

Производитель крана

Timberjack

Тип крановой установки

140HH76

Станд. колеса

650x26,5

Производитель агрегата

Timberjack

Тип агрегата

H742/745

Вид двигателя

D

Мощность двигателя

86 кВт

Количество покрышек

6

Гор.вылет

7,9 м

Тяговое усилие

100 kN

Габариты д х ш х в

9,74x2,4x3,66 м


 

   

Рис. 1.3. Вид сбоку

 

 

 

 

Таблица 1.2

Техническое описание Форвардера Timberjack 810B

Технические характеристики TIMBERJACK 810B

Эксплуатационная  масса: 10 400,00-11 200,00 кг

Эксплуатационная  мощность: 81,00 кВт

Грузоподъемность: 8 500,00 кг

Двигатель TIMBERJACK 810B

Модель  двигателя: PERKINS 1004-40T

Количество  цилиндров двигателя: 4 шт

Колеса: 500mm/600mm/700mm

Длина стрелы: 6 500,00/8 700,00/9 600,00 мм

Тяговое усилие: 110,00 кН

Манипулятор: Timberjack F51

 

 

 

Рис. 1.3.1. Вид сбоку

 

 

При выборе схемы расположения трелевочных  волоков учитывается:

    • рельеф местности;
    • почвенно-грунтовые условия;
    • характеристика насаждений;
    • размеры лесосеки;
    • тип трелевочного и погрузочного оборудования;
    • вид лесовозного транспорта;

Выбор схемы  разработки пасеки зависит от принятого  способа трелевки (за комли или вершины) и типа применяемого трелевочного трактора, лесохозяйственных требований (с сохранением или без сохранения подроста) и почвенно-грунтовых условий. При трелевке сортиментов повышается рейсовая нагрузка, появляется возможность сохранения подроста. Определяется ширина пасеки, исходя из выбранной ее разработки.

Рис. 1.3.2.  Схема разработки лесосек.

1 – раскряжевочная  машина («харвестер»), 2 – сортименты на пасеке, 3 – пакетирующе-трелевочная машина для сортиментов («форвардер»), 4 – сохраненный подрост, 5 – пасечный волок, 6 – семенники, 7 – лесовозная дорога, 8 – сортименты на погрузочной площадке, А – ширина пасеки, Б – ширина волока

 

 

 

 

1.4. Проектирование лесопогрузочного пункта (верхнего склада)

Погрузка  на лесовозный подвижной состав производится на лесопогрузочных пунктах (верхних складах), расположенных у лесовозных дорог (усов, веток, магистралей). Территория лесопогрузочного пункта должна быть достаточной для размещения на ней необходимого запаса древесины, машин, работающих на обзоре сучьев, погрузке леса. Наиболее распространенным оборудованием, применяемым на погрузочном пункте при трелевке трелевочными тракторами и машинами, являются челюстные погрузчики.

Лесопогрузочные пункты устраивают при вывозке деревьев и хлыстов. На них могут выполняться  следующие операции: очистка деревьев от сучьев, штабелевка деревьев (хлыстов) в запас, погрузка деревьев (хлыстов) на подвижной состав лесовозных дорог. В данном случае на верхнем складе производится только погрузка, так как обрезка сучьев производится на лесосеке.

                                                                                                                   2


 

 

 






               до 40 м



                        1 


  


 



50 - 60 м

 

Рис. 1.4. Схема лесопогрузочного пункта (верхнего склада)

1- лесовозная дорога; 2 – штабеля  запаса.

 

 

1.5. Выбор структуры бригад и мастерских участков

В настоящее  время основной формой организации  труда при выполнении лесосечных работ являются лесозаготовительные  бригады. В данном случае проектируется бригада, которая будет осуществлять валку деревьев, обрезку сучьев и трелевку хлыстов, т. е. бригада будет обслуживать один трелевочный трактор и не будет осуществлять погрузку.

 Таблица 1.5.

Потребное количество рабочих, машин и оборудования на основных работах

Наименование работ

Марка машины (оборудования)

Норма выработки (производительность), м3

Сменное задание бригады, м3

Потребн. число машин

Потребное число рабочих

Валка, Обрезка, Раскряжевка

Харвестер Timberjack 770D

68

137

2

2

Трелёвка,

Погрузка сортиментовтов

Форвардер Timberjack 810B

44

137

3

3


 

Сменное задание на бригаду (Нсм) определяется по следующей формуле:

Нсм = Нв·kn·n, где

Нв – норма выработки ведущей машины, м3.;

kn – коэффициент перевыполнения нормы выработки (1,1);

n – число ведущих машин в бригаде, шт.

Нсм = 68·2·1,1=137 м3

Количество  человеко-дней, затрачиваемых бригадами  на выполнение основных работ без  учета затрат на перебазировку (Ар), рассчитывается по следующей формуле:

Ар = Qг · nр / Нсм ,

где Qг – годовой объем производства, м3;

nр – число рабочих в бригаде;

Нсм – сменное задание бригады, м3.

Ар = 90000 · 5/137= 3285 чел-дн

Количество  человеко-дней, затрачиваемых бригадами  на перебазировку (Аб), рассчитывается по следующей формуле:

Аб = Qг · Нб / 1000 ,

где Нб – количество человеко-дней, затрачиваемых на перебазировку из расчета на тыс. м3 вывезенного леса (1,4).

Аб = 90000 · 2,4 / 1000 = 216 чел - дн

А = Ар + Аб = 3501 чел - дн,

где А – общее количество человеко-дней, затрачиваемое рабочими в течение года на выполнение работ с учетом перебазировки.

Общее число  бригад (nбр) на основных работах определяется по следующей формуле:

nбр = А / (nр · Dр),

где Dр – число рабочих дней в году(250).

nбр = 3501/ (5 · 250) ≈ 2 шт

Следовательно, на основных работах будет задействовано  2 бригады. Работы будут проводиться на 1 мастерском участке.

 

 

 

1.6. Подготовительные работы

Велико  значение подготовительных работ для лесозаготовительного производства, целью которых является создание необходимых условий для успешного выполнения основных работ на лесосеке. К подготовленным работам относятся: лесосырьевая, технологическая и транспортная подготовка, подготовка территории лесосек, погрузочных пунктов и трелевочных волоков.

Перед началом  разработки лесосеки производятся следующие  работы: подготовка территории лесосек, разметка границ пасек и волоков  затесками на деревьях, уборка опасных деревьев при механизированной валке, устройство магистральных волоков, подготовка лесопогрузочных пунктов (верхних складов), строительство усов лесовозных дорог.

Трудоемкость  подготовительных работ зависит  от почвенно-грунтовых условий, рельефа  местности, захламленности лесосек, среднего запаса леса на гектаре, принято технологического процесса и системы машин.

Объем подготовительных работ определяется по технологической  схеме разработки лесосек, по которой  устанавливается количество пасек  на лесосеке, трелевочных волоков  и их протяженность, размещение и  количество лесопогрузочных пунктов, протяженность лесовозного уса. Расчеты по определению объема подготовительных работ и трудозатраты на их выполнение сводятся в табл. 1.6.1.

Таблица 1.6.

Объем подготовительных работ и трудозатраты на их выполнение

 

Наименование работ 

Единица измерения

Норма выработки на чел-день

Объем работ на одну лесосеку чел-дн

Количество лесосек в год

общий объем работ

Разметка границ пасек и волоков  затесками

км

2

12

35

161,87

Устройство погрузочной площадки для погрузки леса

шт.

0,6

37

35

2159,5

Итого

-

-

-

  

2321,37


 

Потребное количество рабочих для выполнения подготовительных работ (nпр) определяется по следующей формуле:

nпр = Тпр / Dр , где

Тпр – потребное количество человеко-дней для выполнения подготовительных работ специальной бригадой на расчетный год;

Dр – количество рабочих дней в году на подготовительных работах (250).

nпр =2321,37 / 250 ≈ 9 человек

Подготовительные  работы выполняются основными рабочими перед началом разработки лесосеки.

 

1.7. Вспомогательные работы

Вспомогательные работы включают в себя: обслуживание и ремонт механизмов и машин, их охрану, точку и правку режущих инструментов, доставку горюче-смазочных материалов и запчастей на лесосеку, доставку рабочих на лесосеку и обратно, перебазировку бригад с одной лесосеки на другую, содержание трелевочных волоков.

Таблица 1.7.

Ведомость трудозатрат на выполнение вспомогательных работ

 

Вид работы

Единица измерения

Норма трудозатрат, чел.-дн.

Трудозатраты в год,

чел.-дн.

Точка и правка инструмента

чел-дни / тыс. м3

5

450

Перебазировка бригад на новую лесосеку

чел-дни / тыс. м3

4,5

405

Содержание тракторных трелевочных  волоков в исправном состоянии

чел-дни / трелевочный трактор в  смену

0,5

750

Доставка рабочих к месту работы и обратно

чел-дни / смена работы

1

250

Доставка ГСМ, запчастей и других материалов

чел-дни / смена работы

1

250

Охрана оборудования

чел-дни / мастерский участок

845

845

Содержание и ремонт механизмов и  оборудования:

Харвестер

Форвардер

чел-дни / тыс. м3

 

 

 

17

9

 

 

 

1530

810

Итого

-

-

5290


 

Потребное количество рабочих для выполнения вспомогательных работ (nвр) определяется по следующей формуле:

nвр = Твр / Dр ,где

Твр – потребное количество человеко-дней для выполнения вспомогательных работ специальной бригадой на расчетный год;

Dр –  количество рабочих дней в году на вспомогательных работах (250).

nпр = 5290/250≈ 21 человек

Вспомогательные работы выполняются силами специальных бригад. Количество бригад на вспомогательных работах (nбр.вр) определяется по следующей формуле:

nбр.вр = nвр / 4 ,

 

nбр.вр = 24/ 4 =5 бригад

 

 

1.8. Очистка вырубок

С целью  обеспечения санитарного состояния  леса и проведения противопожарных  мероприятий лесосеки должны быть очищены от порубочных остатков и валежника. Машинный способ очистки вырубок с помощью подборщиков сучьев применяется на тех лесосеках, где нет подроста или он недостаточно сохранен. Работа подборщика производится в бесснежный период или при глубине снежного покрова до 0,5 м. При наличии подроста очистка вырубок осуществляется вручную.

Таблица 1.8.

Трудозатраты  на очистку вырубок

 

Способ очистки вырубки и состав работ

Общая площадь очистки, га

Норма выработки на чел.-день, га

Общие трудозатраты чел.-дн.

вручную

12

4,1

1722


 

Потребное количество рабочих для выполнения очистки вырубок (nов) определяется по следующей формуле:

nов = Тов / Dр ,где

Тов – потребное количество человеко-дней для выполнения очистки вырубок специальной бригадой на расчетный год;

Dр –  количество рабочих дней в году на вспомогательных работах (250).

nов = 1722 / 250 ≈ 7человек

 

Очистка вырубок выполняются силами специальной бригады.

 

1.9. Основные технико-экономические показатели работы мастерских участков и предприятия

Основным  производственным подразделением лесозаготовительного предприятия является мастерский участок. Расчетные данные по организации мастерских участков, технико-экономические показатели по участкам и всему предприятию помещаются в табл. 1.9.

Таблица 1.9.

Основные  технико-экономические показатели работы мастерских участков и предприятия

 

N п/п

Наименование показателей

Всего по предприятию

1

Готовый объем лесозаготовок  тыс. м3

90

Основные работы

  

2

Число лесозаготовительных  бригад

2

3

Число рабочих в бригаде

2

4

Всего работ на основных работах

7

5

Комплексная выработка м3/чел. дн.

51,4

Подготовительные работы

  

6

Число бригад

2

7

Число рабочих в бригаде

5;4

Вспомогательные работы

  

8

Число бригад

5

9

Число рабочих в бригаде

4;4;4;4;5

Очистка вырубок

  

10

Число бригад

2

11

Число рабочих в бригаде

3;4

12

Всего рабочих

37

13

Годовая выработка на 1 рабочего,м3

2,43

Количество основного  работающего оборудования,шт:

  

14

Валка,обрезка сучьев, раскряжовка ( Харвестер)

4

15

Трелёвка (Форвардер)

6


 

2. Лесоскладские работы.

Лесоскладские работы относятся к третьей фазе производственного процесса лесозаготовительных предприятий. Трудоемкость лесоскладских работ составляет около 55% всех трудозатрат по основному лесозаготовительному производству.

Под лесоскладскими работами понимают все работы по приемке и первичной обработке заготовленного леса, временного хранения и отгрузке лесоматериалов потребителям или подготовке их к сплаву, а также работы по производству пилопродукции, шпал, технологической щепы, переработке низкокачественной древесины и древесных отходов. Лесоскладские работы выполняются на лесопромышленном складе, который является одним из производственных подразделений лесозаготовительного предприятия и расположенный в пункте примыкания лесовозной дороги к путям общего пользования.

    1. Определение объема работ, количестваотходов и выхода готовой продукции.

Сортиментный  план является основой для обоснования  плана реализации продукции, составления  плана работ на лесопромышленном складе и других расчетов.

Определение объема сырья и выход готовой продукции на нижнем складе. Расчеты отражены в таблице 2.1

Таблица 2.1.1

Вид обработки или переработки

Обрабатываемое сырье и полуфабрикаты

Готовая  продукция

Используемые отходы

Неиспользуемые отходы и потери, тыс. м3

Отходы сверх 

баланса, тыс. м3

Объем лесоматериалов, оставленных на собственные нужды

Объем отгружаемой продукции

 

наименова-ние

объем

в год, тыс. м3

 

 

 

наименова-ние

 

объем

в год, тыс. м3

 

наименование

объем

в год, тыс. м3

Сортировка

 

 

 

 

Сортименты

 

 

 

 

90

Сортименты:

пиловочник

рудстоечная стойка

балансы

шпальный кряж

строительное бревно

низкокачественная древесина : щепа

дрова

тарный кряж

 

18

9

9

9

9

 

13,5

13,5

9

-

-

-

  

 

 

 

 

 

2

 

 

 

18

 

 

9

7

 

 

13,5

9

Разделка и опорка

балансы

 

 

9

 

 

Балансы

 

 

8,28

 

 

отрезки торц.

0,27

Опилки 0,09

Кора 0,72

0,27

 

8,28

ортезки дров.

0,36

0,36

 

 

рудстойка

 

9

 

рудстойка

 

8,55

Отрезка дровян.

0,36

Опилки

0,09

Кора 0,72

0,36

8,55

Опорка,измельчение в щепу, сортировка

Низкокачественная древесина для щепы

 

13,5

Технологическая щепа для ЦБП

 

7,83

Топл. щепа

4,32

 

Отсев 1,35

 

Кора 1,08

  

 

7,83

 

Итого

                

2,99

73,33




Определение объема сырья  и выход готовой продукции  на нижнем складе.

 

 

76,32/90*100=84,8%=85% 

2.2 Разработка технологической схемы нижнего лесопромышленного склада. Выбор оборудования.

Таблица 2.2

Техническая характеристика: ККС-10

Грузоподъемность, т 

10

Пролет, м 

32

Высота подъема крюка ,м 

10

Скорости, м/с

  

- подъема груза 

0,23

-передвижения тележки 

0,67

- передвижения крана 

0,60

Мощность двигателя, кВт 

42

Масса, т 

42

Часовая производительность м3/ч, при фронте штабелевки 100 м 

55-80



Рис 2.2. Консольно козловой кран (ККС-10)

Таблица 2.2.1

Техническая характеристика: ЛТ-86:

Длина, м 

130

Скорость тягового органа, м/с 

0,8

Число лесонакопителей

18

Шаг траверса, м

0,8

Масса одной траверсы, кг

10,2

Мощность электродвигателя, кВт

37

Масса, т 

18

Количество обслуживающих рабочих, чел 

2





 

 

Рис 2.2.1. Автоматизированный сортировочный лесотранспортер ЛТ-86

Составляем  структурную схему технологического процесса нижнего лесопромышленного  склада.