Технология и оборудование лесозаготовок

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.

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.

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.)

Блок-схема технологических процессов лесозаготовки древесины в сортиментах

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

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

 

Харвестер - Timberjack 770D

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

Форвардер Timberjack 810B

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.

Схема разработки лесосек

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

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.

Схема лесопогрузочного пункта (верхнего склада)

Рис. 1.4. Схема лесопогрузочного пункта (верхнего склада) 1- лесовозная дорога; 2 – штабеля запаса.

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 Потребное 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.

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.

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

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.

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