Министерство  образования и науки Российской Федерации 

ФИЛИАЛ  ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАЙКАЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И ПРАВА» В Г. УСТЬ-ИЛИМСКЕ 

(Филиал  ГОУ ВПО «БГУЭП» в г. Усть-Илимске) 
 

Кафедра Экономики 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

«ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО И ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО  ПРОИЗВОДСТВА» 
 
 
 
 

Руководитель

К.т.н., доцент                                                                           В.А. Савченкова 

Исполнитель

Студентка гр. ЭУП-071                                                           Ю.В. Хацкевич 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Усть-Илимск 2010

     Содержание

     Введение

     Лесная  промышленность Российской Федерации  включает в себя несколько технологически связанных между собой отраслей - лесозаготовительную, деревообрабатывающую, целлюлозно-бумажную и лесохимическую. Доля лесной промышленности в общем объеме производства промышленной продукции и экспорта России составляет более 4 процентов.

     По  обеспеченности лесами страна занимает первое место в мире, обладая примерно четвертой частью мировых запасов древесины. Вместе с тем в мировой торговле лесобумажной продукцией доля России составляет менее 3 процентов.

     Из-за недостаточного развития мощностей по глубокой переработке древесины структура лесопромышленного производства несовершенна, значительная часть древесины не находит применения. Заготовленная древесина преимущественно используется в круглом виде и для лесопиления. Из 1 куб.метра заготовленной древесины в России производится в 3 - 4 раза меньше продукции глубокой переработки, чем в развитых странах.

     К основным факторам, сдерживающим развитие лесной промышленности, относятся:

     1) низкий технический уровень производства;

     2) высокая степень износа основных промышленно-производственных фондов;

     3) недостаточный объем инвестиций в основной капитал;

     4) отсутствие во многих регионах мощностей по глубокой переработке древесины;

     5) специфика лесозаготовительного  производства, обусловленная географическими и природными условиями;

     6) недостаточное количество лесных дорог круглогодичного действия;

     7) увеличение доли затрат на энергетические ресурсы и железнодорожные тарифы в себестоимости лесобумажной продукции;

     8) расходование значительных средств на содержание объектов социальной сферы, находящихся на балансе градообразующих организаций.

     Развитие лесной промышленности базируется на научных исследованиях, направленных на создание современных технологических процессов и оборудования, способных обеспечить конкурентоспособность отечественной лесобумажной продукции. Предусматривается обеспечение роста инновационной активности в отрасли путем создания и развития системы программных соглашений между разработчиками, изготовителями и потребителями инновационной продукции. В лесозаготовительной отрасли, учитывая разнообразие природно-производственных условий страны, предполагается внедрение машин нового поколения как для хлыстовой, так и для сортиментной технологий лесозаготовок, технологии заготовки и переработки дровяной древесины для использования ее в энергетических целях.

     В деревообрабатывающей отрасли приоритетным направлением является создание современного отечественного оборудования для производства нетоксичных древесных плит, фанеры с улучшенными специальными свойствами, специфицированных пиломатериалов с нормируемой влажностью, изделий деревообработки для строительства, конкурентоспособной мебели, экологически чистых деревянных стандартных домов.

     Внешнеторговая  политика в области лесной промышленности будет направлена на интеграцию в мировую экономику, усиление позиций отечественных товаропроизводителей на рынках лесобумажной продукции. В целях поддержки экспорта продукции глубокой переработки древесины и защиты отечественных производителей на внутреннем рынке предусматривается оптимизация таможенных пошлин на лесобумажную продукцию, снижение ставок таможенных  пошлин на ввозимое технологическое оборудование, не производимое в РФ. Российская Федерация заинтересована в равноправном участии в международных экономических отношениях, которые в значительной мере регулируются нормами и правилами Всемирной торговой организации (ВТО). Вступление в ВТО позволит получить возможность участвовать в мировой торговле на общепринятых и равных условиях, повысить инвестиционную привлекательность отрасли, приблизить отечественные технические стандарты на лесобумажную продукцию к международным нормам. Вместе с тем присоединение к ВТО сопряжено с необходимостью проведения ряда мер по защите отечественных производителей.

     Несмотря  на планируемый рост объемов производства лесобумажной продукции, предполагается значительно снизить отрицательное экологическое влияние отрасли на окружающую среду. Многие организации  отрасли  осуществляют  реконструкцию энергетических хозяйств с частичной или полной заменой более дорогих видов топлива на древесные отходы. Реконструкция содорегенерационных и утилизационных котлов позволит снизить топливно-энергетические затраты на 5 - 10 процентов. Предусматривается подготовить научно и экономически обоснованные нормативы сброса со сточными водами хлорорганических и других загрязняющих веществ, гармонизированные с международными нормами и правилами охраны окружающей среды. Проведение крупными организациями технического перевооружения позволит повысить экологическую безопасность производства. Повышение экологической безопасности лесопромышленного комплекса будет достигаться за счет проведения следующих мер:

     1) широкое внедрение экологически чистых и ресурсосберегающих технологий, современных машин и оборудования, эффективных химикатов и материалов;

     2) повышение эффективности очистки сточных вод и снижение вредных газовых выбросов.

     1. указания к проектированию

     1.1. Исходные данные

     Для расчетов необходимых показателей  курсовой работы в табл.1 представлены следующие исходные данные.

     Таблица 1

     Исходные  данные

     Породный  состав – 10С, т.е. 100% сосны.

     1.2. Природно-производственные условия к проектированию

     Усть-Илимский район расположен в северо-западной части Иркутской области на 58-ой географической параллели.

     Усть-Илимский район граничит с Катангским, Усть-Кутским, Нижнеилимским, Братским и Чунским районами, а также с Красноярским краем и входящим в его состав Эвенкийским автономным округом. С железнодорожной линией Тайшет-Братск-Лена (БАМ) Усть-Илимский район связан тупиковой железнодорожной веткой Хребтовая-Усть-Илимск (главная территориальная дорога III категории). Меньшее транспортное значение имеют водные пути по Усть-Илимскому водохранилищу и реке Ангаре.

     Географическое  положение района можно считать  в целом недостаточно благоприятным  вследствие относительно суровых природно-климатических  условий. Усть-Илимский район приравнен к районам Крайнего Севера и находится вне зоны интенсивного освоения и заселения на удалении от транзитных железнодорожных магистралей - Транссибирской и Байкало-Амурской. Природно-ресурсный потенциал Усть-Илимского района оценивается как высокий. Относительно небольшой удельный вес в нем занимает такая составляющая, как минерально-сырьевой потенциал, причем степень освоения полезных ископаемых невелика.

     Земельные ресурсы. Занимая площадь 3682,3 тыс. га (4,9% площади области), Усть-Илимский район располагает большими земельными ресурсами, прежде всего лесными землями (91% территории) и в меньшей мере землями сельскохозяйственного назначения (2,8%).

     Лесосырьевые  ресурсы весьма значительны - 639,6 млн. м³, в том числе на ценные хвойные породы приходится 86% объема. Однако, доля эксплуатационного запаса в общем запасе насаждений составляет 60,9%, причем по хвойным - всего 53,3%, что связано с интенсивной эксплуатацией лесов в предшествующие 30 лет и с наличием больших массивов лесов ограниченного пользования I и II групп. Необходимо закрепление за леспромхозами Усть-Илимского ЛПК постоянных лесосырьевых баз, увеличение использования низкокачественной и лиственной древесины и вторичных ресурсов леса, устранение хищений леса.

     1.3. Определение годичной лесосеки, размеров лесосек

     Лесосека, участок спелого леса, предназначенный для рубки. Совокупность лесосек определенного года, выделяемых к эксплуатации, составляет лесосечный фонд, в который входят лесосеки сплошных и несплошных рубок главного пользования. Форму, размер, порядок чередования и сроки примыкания лесосек определяют исходя из категории лесов, лесорастительных условий и преобладающих пород. Лесосеки чаще всего отводят в форме прямоугольника, иногда разделенного на делянки, отграничивают визирами и столбами. Ширина сплошных лесосек от 50 м до 1 км. Например, она устанавливается для хвойных пород в лесах 1-й группы (т. е. лесах, имеющих защитное, водоохранное и т.п. значение) 50 м, для таежных лесов в сырьевых базах лесозаготовительных предприятий — 1 км. Годичная норма пользования лесом на определенный период называется расчетной лесосекой при определении которой исходят из способов рубок, форм ведения лесного хозяйства и характера лесоинвентаризационных работ. Применительно к распространенной сплошнолесосечной системе хозяйства расчетная лесосека выбирается путем сопоставления лесосек по спелости, возрасту, состоянию и равномерному пользованию. Пользование расчетной лесосекой позволяет упорядочить размер рубок во времени, не допустить истощения лесов и обеспечить максимально возможный размер пользования.

     Для упрощения расчетов, все лесосеки принимаются прямоугольной формы  и одинакового размера.

     Площадь годичной лесосеки, на которой можно  заготовить объем древесины, равный годовому объему производства, считается по следующей формуле: 

     Sr = Qг/Q,                                                                         (1) 

где Sr – площадь годичной лесосеки, га;

     Qг – годовой объем древесины, м³;

     Q – средний ликвидный запас древесины на одном га, м³. 

     Sr = 200000/250 = 800 га 

     С учетом исходных данных, предусматривающих  разделение годичного лесосечного  фонда по площади на лесосеки с  сохранением подроста и не требующие  его сохранения, необходимо определить эти площади и количество лесосек.

     Следует разделить лесосеки на летний и зимний периоды заготовки, исходя из того, что зимой заготавливается древесины  на 15-20 % больше, чем летом. Данные сводятся в табл. 2.

     Таблица 2

     Ведомость распределения годового задания  с учетом способа разработки лесосек и периода заготовки

     Из  предложенной таблицы видно, что  в зимний период количество работ сокращается более чем в два раза.

     1.4. Выбор и обоснование системы машин для лесосечных работ

     Рациональный  выбор системы машин для эффективного проведения лесосечных работ зависит, прежде всего, от принятого технологического процесса, а также от финансовых возможностей предприятия.

     Под системой машин понимается совокупность машин и оборудования различного функционального назначения, взаимоувязанных  по техническим и технологическим  параметрам и предназначенных для последовательного выполнения технологического процесса лесосечных работ. Одной из наиболее эффективных форм организации работы систем машин являются комплексы (комплекты).

     Комплекс (комплект) формируется для эффективного функционирования системы машин в конкретных природно-производственных условиях и характеризуется количеством машин каждого типа, последовательностью их расстановки, а также наличием и типом технологических связей между ними.

     При формировании систем из числа существующих машин требуется в зависимости  от природно-производственных условий определить наиболее целесообразные марки машин, схему их комплектования и их количество.

     Валочно-пакетирующая машина ЛП-19 – предназначена для  захватывания, перерезания дерева, а также удержания его при  переносе к месту укладки. Широко зарекомендовала себя благодаря высокой работоспособности в труднопроходимых условиях, высокой производительности при сплошных рубках, простоте обслуживания и относительно невысокой стоимости. Специальная конструкция ходовой системы и оснащение специальными гусеницами обеспечивают хорошую проходимость. Валочно-пакетирующие машины могут быть использованы при постепенных и проходных рубках леса, при прокладке просек под трубопроводы и воздушные линии электропередач, а также при расширении просек.

     Трактор трелевочный бесчекерный ЛТ-154 – машина трелевочная бесчокерная на базе трелевочного трактора ТТ-4 предназначена для подбора пачек деревьев объемом до 10 м³, сформированных валочно-пакетирующими машинами, и трелевки их на лесозаготовительных предприятиях с равнинным и холмистым рельефом местности.

     Машина  может производить ряд вспомогательных  работ: выравнивание торцов комлей хлыстов  на погрузочной площадке, поперечное перемещение деревьев с целью  подачи их в зону работы сучкорезной  машины толкателем или отвозку в  захвате.

     Сучкорезная машина ЛП-33 с раскряжевочной головкой предназначена для обрезки сучьев и раскряжевки на сортимент деревьев хвойных и мягколиственных пород  на лесопогрузочных пунктах лесосек или трелевочных волоках. Машина состоит из базового трактора ТТ-4, на котором смонтировано навесное технологическое оборудование, включающее опору и поворотную в вертикальной и горизонтальной плоскостях стрелу с сучкорезной, приемной и раскряжевочной головками, по направляющим перемещается захват протаскивающего устройства, приводимый в действие лебедкой с гидроприводом. Дерево очищается от сучьев и раскряжуется в несколько приемов за счет перемещения захвата в рабочем и холостом направлениях. Машина имеет удобное электрогидравлическое управление навесным технологическим оборудованием, охладитель гидрожидкости, унифицированные сучкорезную, приемную и раскряжевочную головки, автоматически закрывающийся (открывающийся) при включении лебедки захват протаскивающего устройства. Машина проверена в длительной эксплуатации, мобильна и маневренна, может работать, как автономно, из запаса деревьев, так и в комплексе с другими лесосечными машинами в едином технологическом потоке. На лесосеке для ее эксплуатации не требуется проведения специальных подготовительных работ.

     ЛТ-188 – лесопогрузчик челюстной перекидного типа предназначен для погрузки леса на лесовозный транспорт, штабелевки и прочих погрузочно-разгрузочных работ на лесных складах и перевалочных базах лесозаготовительных предприятий. Работает по принципу переноса груза над кабиной оператора и представляет собой грузоподъемную машину, состоящую из навесного оборудования, смонтированного на тракторе ТТ-4М.

     1.5. Выбор схемы расположения волоков

     Необходимо  выбрать схемы планировки лесосек  для разработки их заданными системами машин. Выбирая схемы планировки лесосек, следует учитывать необходимость выполнения правил техники безопасности и обеспечения максимальной производительности машин.

     Оценкой схемы расположения трелевочных  волоков является среднее расстояние трелевки, которая определяется по формуле: 

     L_ср = (ak₁+bk₂)*k₀,                                                           (2) 

где  a – ширина делянки, м;

     b – длина делянки, м;

     k₁, k₂ – коэффициенты, зависящие от схемы расположения трелевочных волоков;

     k₀ – коэффициент удлинения трелевочных волоков. 

     Для расчета данной формулы примем размер делянок равный 250×640 м, при средней площади одной лесосеки 16 га. Расположение волоков параллельное.

     Погрузочный пункт имеет размер 25×48 м, что составляет 0,12 га.

     Суммарная площадь всех погрузочных площадок не должна превышать 5% от общей площади лесосеки, значит 16×0,05=0,8 га.

     Значит, можно рассчитать количество погрузочных  площадок: 0,8/0,12≈7 шт.

     Коэффициенты  k₁ и k₂ соответственно равны 0,5 и 0,5/7=0,0714, а k₀ = 1,2. 

     L_ср = (250·0,5+640·0,0714)*1,2 = 204,83 м 

     Для того, чтобы точнее расположить на схеме волока, необходимо определить длину ленты набора пачки для трелевочной машины: 

     L_n = 10⁴·Q_n/q·∆,                                                                     (3) 

где Q_n – объем трелюемой пачки, м³;

     q – средний запас леса на одном га;

     ∆ - ширина ленты набора пачки, м. 

     По  единым нормам выработки объем трелюемой  пачки равен 5,5 м³. 

     L_n = 10⁴·5,5/250·15 = 14,67 м 

     При трелевке пачек комлями вперед вес  трелюемой пачки определяется из условий допустимой вертикальной нагрузки на коник, т.е.: 

     G_п = q_к/к',                                                                        (4) 

где q_к – допустимая вертикальная нагрузка на коник трактора (58,86кН);

     к' – коэффициент распределения веса пачки между коником и волоком (0,63кН). 

     G_п = 58,86/0,63 = 93,4 кН = 93400 Н·9,81·0,82 = 7807 кг = 7,8 т 

     Теперь  найдем наиболее точный объем трелюемой  пачки и сравним его с нормативным: 

     Q_n = (G_п(1-βkp-βk))/γν,                                                         (5) 

где βkp – доля веса пачки, приходящаяся на крону деревьев (0,14);

     βk – доля веса пачки, приходящаяся на кору стволов (0,08);

     γν  – объемный вес древесины (800), кН/м³. 

     Q_n = (7807(1-0,14-0,08))/800 = 7,6 м³ 

     Расчетное значение объема трелюемой пачки получилось больше, чем нормативное, т.к. влияет породный состав, природно-производственные условия, разные доли веса пачки приходящиеся на крону и на ствол. 
 

     1.6. Определение производительности лесосечных машин

     Производительность технических средств, предназначенных для заготовки древесины, является одним из основных технологических показателей процесса лесосечных работ.

     Расчетная производительность валочно-пакетирующих машин может быть определена: 

     П_р = 3600/ Т_ц,                                                                     (6) 

где Т_ц – время цикла валки-пакетирования, с/м³; 

     Т_ц = t_c+t_м+t_о+t_п                                                                        (7) 

где t_c – затраты времени на срезание деревьев, с/м³;

     t_м – затраты времени на работу манипулятора с деревьями и без них, с/м³;

t_о – затраты времени на приведение технологического оборудования в рабочее и транспортное положения, с/м³;

     t_п – затраты времени на перемещение машины с одной стоянки на другую, с/м³; 

     t_с = πd²_c / 4·П_чп·_φ3·_Vx,                                                         (8) 

где  d²_c – диаметр дерева в месте срезания, м;

     П_чп – производительность чистого пиления пилы, м²/с;

     φ₃ – коэффициент использования производительности чистого пиления;

     V_x – средний объем хлыста, м³; 

     t_с = 3,14·(0,36)² / 4·0,025·0,6·0,46 = 15 с/м³ 

     t_о = t_1.0/М_п,                                                                (9) 

где t_1.0 – время приведения оборудования в рабочее и транспортное положение (7…10 с); 

t_о = 8/7,6 = 1,05 с/м³ 

      Время перемещения машин: 

t_п = l_м/ V_x·ʋ_м,                                                                 (10) 

где l_м – путь перемещения машины от одной рабочей позиции к другой, м;

     ʋ_м – скорость машины, м/с; 

     t_п = 14,67/ 0,46·0,6 = 53 с/м³

     Т_ц = 15+1,05+36+53 = 105,05 с/м³

     П_р = 3600/105,05 = 34 м³/ч

     П_см = (Т_см-t_р)·П_р,                                                         (11) 

где  П_см – сменная производительность машины, м³/смен;

     Т_см – продолжительность рабочей смены, ч;

     t_р – регламентированные простои, ч/смена (1,38); 

     П_см = (8-1,38)·34 = 225 м³/смена 

     Расчетная производительность трелевочных тракторов  определяется: 

     П_р = 3600М_пφ²/Т_ц,                                                       (12) 

где М_п – расчетный объем трелюемой пачки, м³;

     φ² – коэффициент использования расчетного объема пачки;

     Т_ц – время цикла трелевки пачки леса, с; 

     Т_ц = t₁+t₂+t₃+t₄,                                                        (13) 

где  t₁ – время холостого хода трактора, с (2,6);

     t₂ – время формирования пачки, с (478);

     t₃ – время движения трактора с грузом, с (202,4);

     t₄ – время отцепки пачки, с (294,7); 

     Т_ц = 2,6+478+202,4+294,7 = 977,7 с

     П_р = 3600·7,6·0,9/977,7 = 25 м³/ч