Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно – технологической политики и образования

ФГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р.Филиппова»

____________________________________________________________________________________________________
ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ

____________________________________________________________________________________________________

Рекомендовано методическим советом ФГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

в качестве учебного пособия по лесоэксплуатации для студентов

специальности 250201.65 «Лесное хозяйство».

Улан-Удэ

2010
Молчанов В.И. Лесоэксплуатация. Технология и оборудование лесозаготовок./ Учебное пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 250102.65 всех форм обучения. – Улан-Удэ., БГСХА – 113 с.
Предназначено для решения задач по поиску рациональной структуры, состава машин, оборудования и технологии лесосечных и лесоскладских работ, обеспечивающих комплексную механизацию всех производственных операций, комплексное использование всего, заготавливаемого древесного сырья и минимизацию затрат на технологические и транспортно–переместительные операции.

В работе предлагаются способы решения этих задач в зависимости от объема производства, способы вывозки и качества заготавливаемого сырья.

Пособие включает значительный объем информационно-справочного материала. Предназначено для курсового проектирования и может быть полезно инженерно-техническим работникам предприятий лесного комплекса.

Р е ц е н з е н т ы: Антропов В.Ф., Кузнецов Ю.А., Быков А.Ф.

© Бурятская государственная сельскохозяйственная академия, 2009
СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………..4

Общие указания по разработке проекта и задание на проектирование

1. 
   Лесосечные работы……………………………………………………….………….6
   
   1. 
      Основные работы…………………………………………………………….……6
      
      1. 
         Выборосновного состава и типа машин при сплошных и выборочных
         

рубках …….………………………………………………………………………..…6

1. 
   Обоснование схем размещения трелевочных волоков и расчет среднего расстояния трелевки……………………………………….…………………….8
   
2. 
   Расчет сменной производительности машин, оборудования и механизмов……………………………………………………….……………..17
   
3. 
   Выбор организационной формы лесосечных работ и определение потребного количества машин и рабочих…………………………………………..……..26
   
4. 
   Расчет потребного количества бригад и мастерских участков………..……..29
   
5. 
   Составление технологической карты на разработку лесосеки при сплошных и выборочных рубках……………………………………………………………...30
   
1. 
   Подготовительные работы…………………………………………….…………31
   
2. 
   Вспомогательные работы……………………………………………..………….33
   
3. 
   Заключительные работы…………………………………………………….....…36
   
   1. 
      Обоснование объема и способа выполнения заключительных работ……….36
      
   2. 
      Выбор состава машин и определение трудозатрат на выполнение заключительных работ……………………………………………………..……39
      
   3. 
      Производство пихтового масла……………………………………………..…..41
      
   4. 
      Заготовка и переработка древесной зелени……………………………..……..41
      
4. 
   Расчет потребного количества машин, оборудования, инструментов и горюче-смазочных материалов…………………………….………………..….42
   
5. 
   Основные технико-экономические показатели работы мастерских участков………………………..…………………………………….………..….44
   
6. 
   Описание технологического процесса и техниеи безопасности лесосечных работ……………………………………………………………………………...46
   

Контрольные вопросы по разделу………………………………...…………………..47

2. 
   Нижнескладские работы………………………………………………..……..…48
   
   1. 
      Выбор структурной схемы технологического процесса нижнего склада……………………………………………………………………….…..….48
      
   2. 
      Определение объема работ и выхода готовой продукции на нижнем складе……………………………………………………………………….….….48
      
   3. 
      Обоснование типа и состава оборудования для нижнескладских работ…………………………………………………………………………….....50
      
   4. 
      Расчет производительности основного оборудования………………….…..….53
      
   5. 
      Определение запасов лесоматериалов и потребной площади нижнего склада…………………………………………………………………….…….......55
      
   6. 
      Проектирование лесоперерабатывающих цехов………………………………57
      
      1. 
         Выбор структурной схемы технологического процесса перерабатывающих цехов……………………………………..………………………………………57
         
      2. 
         Определение потребного количества оборудования и рабочих перерабатывающего цеха………………………….………………………....…65
         

Контрольные вопросы по разделу…………………………………….…………....…67

Перечень ключевых слов………………………………………………….……..….…68

Приложения ………………………………………………….…………………..…….70

Библиографический список ……………………...…………………..…………..…..108

Введение

С переходом экономики страны на рыночные отношения в лесозаготовительной промышленности и лесном хозяйстве происходят значительные структурные и качественные изменения. Эти процессы направлены на разработку и создание комплексной ресурсосберегающей и экологической технологии лесозаготовок и лесовосстановления с целью постоянного неистощительного лесопользования и получения наиболее качественных и конкурентоспособных лесоматериалов. Второй особенностью лесозаготовительного процесса является интенсивное увеличение объема заготовки и вывозки древесины с лесосеки сортиментами. В связи с этим изменяется технология и состав машин всего лесозаготовительного процесса.

С учетом изложенного в методическом пособии основной акцент сделан на выбор оптимальных структурных схем, состава машин, оборудования и механизмов для лесосечных, лесоскладских работ и цехов переработки древесины на лесных складах.

При выборе технологического процесса использованы типовые проекты рекомендации проектных институтов, зарубежный опыт и передовые достижения производственных предприятий нашей страны.

Пособие содержит все необходимые теоритические сведения, нормативы, алгоритмы для расчетов основных параметров, варианты заданий и контрольные вопросы для самостоятельной подготовки.

Пособие может быть использовано студентами в научно-исследовательской работе и инженерами предприятий лесного хозяйства при проектировании новых и реконструкции устаревших технологических процессов лесозаготовок.

1 ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

1. 
   Основные работы
   

1. 
   Выбор основного состава и типа машин при сплошных
   

и выборочных рубках

Проектирование основных работ начинают с определения сис­темы машин, базируясь на исходных данных, приведенных в задании и рекомендациях, приведенных в литературных источниках [1,2]. Состав и тип системы машин в первую очередь зависит от вида рубок. Рубки главного пользования в технологическом отношении можно разделить на две группы: сплошные и несплошные. При сплош­ных рубках вырубаются все деревья (за исключением подроста и семенников). Лесоводственные и технологические требования при проведении сплошных рубок изложены в учебнике [1] и в лекциях по дисциплине.

К несплошным рубкам главного пользования относятся постепенные и выборочные. Различают равномерно-постепенные и группово-постепенные. В первых деревья удаляют более или менее равномерно по всей площади лесосеки, во вторых – их вырубают только в местах, где имеются группы подроста. При проведении равномерно-постепенных рубок в одновозрастных насаждениях его вырубают в два, три или четыре приема. Интервал между приемами составляет 3...5 лет. В первый прием удаляют 15...25 % запаса, в основном перестойные, за­раженные болезнями деревья. Во второй прием вырубается также 15...25% запаса, в третий – 20...30%. На хорошо дре­нированных почвах и при значительном количестве подроста возможны два приема рубки с интенсивностью рубки до 40 % в первый прием. При проведении рубок в разновозрастных на­саждениях полнотой менее 0,8 интервалы между приемами рубки могут составлять 30...40 лет с интенсивностью рубки 50...60 %. При выборочных рубках периодически удаляют часть деревьев определенного возраста, размеров, качества или состояния. Несплошные рубки обеспечивают непрерывное со­хранение почвозащитных, водорегулирующих и других полез­ных функций. Экономическая эффективность их зависит от то­варности получаемой продукции и возраста насаждений. Так, в 20-летних насаждениях получаются в основном колья, дрова, жерди, начиная с 30-летнего возраста – балансы, старше 45...50 лет – пиловочник.

Отмеченные особенности несплошных рубок влияют на тех­нологию и механизацию лесосечных работ. Можно выделить три основных направления механизации несплошных рубок: механизированные рубки ухода в молодняках (осветление и прочистки); рубки в средневозрастных насаждениях (проре­живание, проходные), рубки в приспевающих, спелых и пере­стойных насаждениях (постепенные и выборочные).

На выбор системы машин при сплошных рубках оказывает влияние состав технологических операций, проводимых при выполнении лесосечных работ, а также средний объем хлыста, состояние подроста, несущая способ­ность грунта и рельеф местности.

1.1.1.1 Валка леса производится бензиномоторными пилами МП-5 «Урал», «Тайга-214» и машинами. Механизированная валка про­ектируется в тех случаях, когда невозможно применение машинной (незначительный объем заготовки, наличие жизнеспособного подроста, огра­ничения по рельефу местности)

Машинная валка деревьев осуществляется валочно-пакетирующими и валочно-трелевочными машинами. При выборе машины учитывается средний объем хлыста. При среднем объеме хлыста до 0,4 м³ применяются машины на базе трактора ТДТ-55, а при объеме хлыста более 0,4 м³ машины на базе тракто­ра ТТ-4.

На выбор типа машины влияет наличие подроста. Благонадежный подрост предусматривает использование валочно-пакетирующих машин с вылетом манипулятора не менее 8 м. К ним относятся ЛП-19А, ЛП-19Б, ЛП-54, ЛП-60. При выборе типа учитывается также рель­еф местности.

Валочно-трелевочные машины применяются только при неблаго­надежном подросте и могут работать в режиме валка, валка-пакети­рование и валка-пакетирование-трелевка. Выбор режима работы зависит от среднего расстояния трелевки, несущей способности грунтов и глубины снежного покрова. При среднем объеме хлыста до 0,4 м³ используются валочно-трелевочные машины манипуляторного типа ЛП-17А. С увеличением объема хлыста применяются ВТМ типа ЛП-49, ЛП-58, «Валмет ТТ – 4М».

1.1.1.2 Определяющее значение при выборе системы машин имеет выбор способа трелевки и типа трелевочного механизма, что обуславливается рельефом местности, состоянием почвенно-грунтовых условий и характеристикой вырубаемых древостоев (составом насаждений, средний объемом хлыста, ликвидным запасом леса на единице площади, наличием жизнеспособного подроста и др.), а также видом оборудования, применяемым на предыдущей операции.

Тракторная трелевка леса применяется в равнинной и слабопересеченной местности с достаточной несущей способностью грунтов. В зависимости от расположения поваленных деревьев или хлыстов выбираются тракторы с чокерной, оснасткой (ТДТ-55А, ТТ-4, ТТ-4М) бесчокерной (ТБ-1, ТБ-1М, ЛП-18А, ЛП-18Г, ЛТ-183) и подборщики пачек (ЛТ-89, ЛТ-154А, ЛТ-171А, МЛ-30). При проведения выбороч­ных, санитарных рубок ухода может применяться машина ЛТ-190.

Трелевка леса лебедками ведется на лесосеках с гористым рельефом, где тракторная трелевка невозможна. На трелевке леса лебедками применяют подвесные установки (ЛЛ-26Б, ЛЛ-30), которые, как правило, являются стационарными. На склонах небольшой протя­женности могут использоваться самоходные полуподвесные канатные установки (МЛ-43, ЛЛ-31).

1.1.1.3 Обрезка сучьев при проведении лесосечных работ может производиться у места повала деревьев (на волоке) и на погрузочных пунктах. В том и другом случае есть свои преимущества и недостатки. При обрезке сучьев у места повала улучшаются условия обработки стволов, т.к. деревья рассредоточены и увели­чивается рейсовая нагрузка трелевочного механизма. К недостаткам следует отнести то, что работают сучкорубы в опасной зоне и в неблагоприятных (особенно замой) условиях с низким уровнем механизации труда. Обрезка сучьев на погрузочных пунктах позволя­ет механизировать эту операцию, сучья концентрируются в одном месте, что создает предпосылки для их дальнейшего использования.

Для срезания сучьев используют переносные бензопилы Тайга-214, но это временное явление, т.к. условия труда при этом ос­таются тяжелыми, а резкого повышения производительности не наблю­дается. Их рекомендуется применять в крупномерных сосновых и лиственных насаждениях, а также для вспомогательных операций.

Очистка стволов от сучьев на погрузочных пунктах в настоя­щее время производится серийно выпускаемыми самоходными сучкорезными машинами ЛП-30Б, ЛП-33 предназначенными для поштучной обработки деревьев непосредственно после трелевки или из запа­са.

1.1.1.4 Вывозка леса сортиментами предусматривает раскря­жевку стволов на лесосеке. При проведении выборочных рубок возможна разделка у места валки и трелевка или прямая вывозка сор­тиментов. В этом случае на раскряжевке применяют такие же бензопилы, как и на валке. Проведение сплошнолесосечных рубок поз­воляет сконцентрировать значительные объем древесины на погру­зочных площадках, следовательно, здесь появляется возможность использования сучкорезно-раскряжевочной машины типа ЛО-120.

1.1.1.5 Выбор погрузочного оборудования сводится к подбору типа погрузчика. На лесосеке погрузка деревьев и. хлыстов производится челюстными погрузчиками (ПЛ-1В, ЛТ-65Б, ЛТ-188). Погрузка сортиментов осуществляется погрузчиком-лесоштабелером ЛТ-72А.

1.1.1.6 На выборочных и постепенных рубках используются бензопилы и трелевочные тракторы с чокерным технологическим оборудованием и тракторы с гидроманипуляторами, ограниченно применяют валочно-пакетирующие машины ЛП-19 и сучкорезные машины ЛП-30Б.

1.1.1.7 На рубках ухода в молодняках используют в основном мо­торные инструменты различных конструкций. Срезанные де­ревья собирают в пачки или разбрасывают для последующего перегнивания. Возможна также и переработка маломерной древесины на технологическую щепу и получение другой про­дукции. Основным видом оборудования в этом случае являются передвижные рубительные машины разных типов.

Для механизации рубок в средневозрастных насаждениях используют бензиномоторные пилы, трелевочные тракторы ТДТ-55 с чокерным оборудованием и ТБ-1 со стреловым ма­нипулятором, а также колесные тракторы общепромышленного назначения ТЛ-28, Т-40АМ, МТЗ-52, ТМЗ-80, ЛКТ-80 и др. Сучья срезают моторными пилами или обрубают топором, на валке тонкомерных деревьев применяют передвижные сучкорезные машины с вальцовым механизмом протаскивания на базе колесных тракторов общего назначения.

После выбора системы лесосечных машин в пояснительной записке по источнику приводится техническая характеристика на каждую машину и механизм.
1.1.2 Обоснование схемы размещения трелевочных

волоков и определение среднего расстояние трелевки
1.1.2.1 В соответствии с действующими правилами рубок размеры лесосек при проведении сплошных рубок устанавливают­ся в зависимости от категорий лесов, лесорастителъных условий и преобладающих пород. Лесосеки шириной 1000 м лесозаготовителям отводят в хвойных и мягколиственных насаждениях в таежной зоне лесов III группы, а также в мягколиственных насаждениях зоны смешанных лесов III групп. Лесосеки шириной 500 м отводят в хвойных насаждениях в зоне смешанных лесов ΙΙΙ группы. Длина лесосек при сплошных рубках устанавливается с учетом квартальной сетки размеров выделов, но не белое 2000 м. Ширина лесосеки, т.е. ее сторона вдоль уса по технологическим условиям определя­ется трудоемкостью устройства погрузочного пункта и затратами на трелевку. Размеры лесосек и число погрузочных пунктов устанавливаются таким образом, чтобы среднее расстояние трелевки не превышало 300 м (для колесных подборщиков пачек - 800 м). С другой стороны, небольшие лесосеки увеличивают число перебази­ровок.

В проекте на основании данных задания и приведенных рекомендаций устанавливается способ примыкания уса (боковое, центральное, двустороннее). Исходя из расположения уса, рельефа местности, несущей способности грунта и состава лесосечных машин выбирается схема расположения, трелевочных волоков (разработки лесосек) и погрузочных пунктов.

При сплошных рубках с трелевкой тракторами, рекомендуются, следующие схемы (рисунок 1.1): параллельная, веерная, диагональная, лентами - параллельными усу, лентами перпендикулярными усу.

Первую схему применяют при погрузке леса челюстными погруз­чиками и расположении пунктов на широком фронте вдоль лесовозной дороги. Штабеля леса формируются вплотную. Это позволяет умень­шить расстояние трелевки, но затрудняет дальнейшую обработку стволов.

Схема с несколькими погрузочными пунктами (рисунок 1.1.б) ис­пользуется в тех случаях, когда требуется концентрация стрелеванного леса, например, к сучкорезной машине. При этой схеме несколько пасечных волоков, параллельных друг другу, выходят на один магистральный. Число погрузочных площадок выбирается: такое, чтобы древесина с делянки, тяготеющей к одной площадке, могла там штабелеваться.

Веерную и диагональную схемы применяют в холмистой местности с направлением трелевки вниз по склону.

Схемы лентами параллельными и перпендикулярными лесовозному усу используют при разработке лесосек валочно-трелевочными и валочно-пакетирующими машинами. При движении машины, параллельно усу лесовозной дороги, расстояние между волоками равно длине полосы набора дачки (). Если машина движется перпендикулярно усу, то расстояние между лентами кратно ее ширине (), опре­деляемой конструктивными особенностями машины. Размеры лесосеки корректируются в зависимости от и .

Заготовка древесины в горных условиях требует применения специального трелевочного оборудования, что соответственно вли­яет на схемы освоения лесосек. Схема на рисунке 1.1.ж использует­ся при трелевке подвесными транспортными установками. Деревья или хлысты с пасек может подтрелевываться к несущему канату с помощью трелевочных тракторов или короткодистанционных трелевочных канатных установок. Радиальные схемы (рисунок 1.1.з) используются, как правило, при трелевке самоходными канатными установками. Причем здесь возможно два варианта: с переносом отклоняющих блоков и с переездом лебедки. Это зависит от склона, транспортных путей.

а) Широким фронтом

б) Параллельная

в) Веерная

г) Диагональная

д) Петлевая с лентами, параллельными усу лесовозной дороги

е) Петлевая с лентами, перпендикулярными усу лесовозной

дороги

ж) Лентами, параллельными усу

з) Радиальна

Рисунок 1.1 – Схемы расположения трелевочных волоков при сплошных рубках

где: 1 – ус лесовозной дороги; 2 – пасечный волок; 3 – магистраль­ный волок; 4 – граница пасеки (ленты); 5 – погрузочный пункт; 6 – зона безопасности; 7 – канатная трелевочная установка
1.1.2.2 При несплошных рубках основным лесоводственным тре­бованием к технологии является максимальное обеспечение сохранности остающихся насаждений. Поэтому размеры лесо­сек (делянок) устанавливают с учетом влияния затрат на тре­левку, строительство и содержание лесовозных усов и погру­зочных пунктов. Технологический процесс разработки лесосек с применением бензопил и трелевочных тракторов с чокерным оборудованием предусматривает в основном трелевку хлыстов за вершину. Ширина пасек зависит от возраста и высоты на­саждений. Лесосеку разбивают на пасеки с трелевочным во­локом посредине. Валку деревьев осуществляют только вер­шинами в направлении трелевки, сучья обрезают на месте, у пня, а затем выносят на волок. Разработку пасеки начинают с ближнего края по отношению к погрузочному пункту с пред­варительной разработкой волока. После этого поочередно раз­рабатывают полупасеки.

Пасеки можно разрабатывать сразу по всей ширине или узкими лентами (рисунок 1.2,а,б). Валку всех клейменых де­ревьев в первом случае проводят сразу по всей ширине полу­пасек вершиной на волок в сторону трелевки. Возможна и валка в два приема сначала тонкомерных, затем крупномер­ных клейменых деревьев, но сразу по всей ширине. Ширину пасеки в этом случае принимают 30...40 м, волока 3...5 м. Узкими лентами полупасеки разрабатывают в два захода: сна­чала на примыкающей к волоку ленте шириной 7...10 м ва­лят все клейменые деревья вершиной на волок в направлении трелевки под углом 5...20° к волоку и трелюют их, а затем на эту изреженную ленту валят деревья на крайней ленте шириной 12...15 м под углом 30...45° (0,52…0,78 рад) к во­локу.

Рисунок 1.2 – Схемы разработки пасек при несплошных рубках

где: а,б – узкими пасеками с равномерным изреживанием; в - узкими пасеками со сплошным изреживанием; г, д – широкими пасеками на базе трелевочной лебедки при примыкании технологических коридоров к магистральному волоку под углом 0,785 рад (15º) и 1,57 рад (90º); 1 – магистральный волок; 2 – пасечный волок; 3 – пасека; 4 – хлыст (сортимент); 5 – лебедка ЛТ-400; 6 – блок для изменения направления трелевки; 7 – путь подтрелевки хлыстов (сортиментов); 8 – подтрелеванная пачка; 9 – колесный трактор с пачковым захватом; 10 – подготовленные для вывозки сортименты; I...V – последовательность разработки лент.
Этот вариант целесообразен при постепенных рубках в спелых высокопродуктивных насаждениях и насаждениях средней продуктивности с подростом и вторым ярусом при ширине пасеки 40...50 м, а также для второго и третьего при­емов рубки. В насаждениях низкой продуктивности при ши­рине пасеки 30...49 м постепенные и проходные рубки и про­реживания проводят в три захода: сначала валят все деревья на волоке и клейменые на прилегающих к нему полосах, очи­щают их от сучьев и трелюют хлысты, затем деревья валят поочередно и трелюют с боковых лент шириной 11...15 м

Проведение постепенных рубок узкими лентами способст­вует повышению производительности трелевочного трактора и улучшению сохранности подроста и оставшихся насаждений. Проведение несплошных рубок на базе бензопил и тракторов с гидроманипулятором вызывает некоторые затруднения, вызванные левосторонним по отношению к оси волока захватом хлыстов и ограниченным вылетом манипулятора при трелевке за вершину. В этом случае сначала разрабатывают волок в центре пасеки, после чего валят деревья, обрезают сучья и формируют пачки на полупасеке, расположенной с левой сто­роны по ходу движения.

Описанные выше схемы разработки пасек, приемы и ме­тоды выполнения отдельных технологических операций прием­лемы в основном при разработке лесосек с шириной пасек 30...40 м, включая волок и тре­левке хлыстов тракторами на базе чокерного технологического оборудования. При прореживаниях возможна разработка лесо­сек при широкопасечной технологии, когда ширина пасек 80...120 м (80 м – при примыкании технологических коридо­ров к магистральному волоку под углом 45°, 120 м – при при­мыкании под прямым углом). При ширине проложенного посредине каждой пасеки магистрального волока 3 м площадь под волоками при такой технологии разработки лесосек со­ставляет около 4 % общей площади участка (выдела). Для подтрелевки древесины на широких пасеках применяют ле­бедку ЛТ-400.

Разработка пасеки производится в следующем порядке (рисунок 1.2, г, д). Под углом 45° к магистральному волоку про­рубают через 10...20 м (в зависимости от густоты древостоя) технологические коридоры шириной 1 м. Таким образом каж­дая пасека оказывается разбитой на пасечные ленты. По ко­ридорам трелюют пачки хлыстов или сортиментов. Затем дре­весина может быть вывезена по магистральному волоку на верхний лесосклад трактором с технологическим оборудова­нием для трелевки. При отсутствии таких тракторов после трелевки лебедкой хлысты разделывают на сортименты непосред­ственно на магистральном волоке и вывозят к местам потреб­ления. При таком варианте технологические коридоры прокла­дывают под прямым углом к магистральному волоку с увели­чением ширины пасек до 120 м. Работу выполняет бригада в такой последовательности: сначала разрубают магистраль­ный волок и технологические коридоры. После обрезки сучьев и трелевки хлыстов или их складирования на краю волока при помощи лебедки разрабатывают ленты в направлении от дальнего конца ленты к магистральному волоку. Деревья на лентах валят под углом 15...30° к ближайшему коридору, а более крупные раскряжевывают на полухлысты или сорти­менты. Широкопасечная технология сокращает площадь во­локов и способствует сохранению лесной среды.

Возможна постепенная рубка лентами со сплошной валкой деревьев (рисунок 1.2,в), т. е. древостой изреживают не сразу на всей площади, а отдельными лентами шириной 7...12 м.

Число и чередование лент зависят от состава насаждения и числа приемов. Ленты на пасеке располагают под углом к во­локу или параллельно ему. Этот вариант применяют в одно-возрастных насаждениях и при группово-выборочных рубках в насаждениях без второго яруса, но с куртинным под­ростом.

Рисунок 1.3 – Технологическая схема несплошных рубок с применением валочно-пакетирующей машины ЛП-19 и трелевочных тракторов ТБ-1 и ЛП-18А

где: а – первое разреживание; б – второе разреживание; в – прочистка; I-IV – последовательность разработки лент; 1 – валочно-пакетирующая машина; 2 – растущие деревья; 3 – срезанные деревья; 4 – пачка деревьев; 5 – трелевочный трактор; 6 - подрост
При постепенных рубках, особенно при полосно-постепенных рубках на хорошо дренированных почвах, допускается ма­шинизация лесосечных работ: использование на валке и паке­тировании деревьев машин ЛП-19, на трелевке тракторов ТДТ-55, ТБ-1, ЛП-18А и др. В этом случае лесосеки разбивают на ленты шириной 42...48 м. Машина ЛП-19 разрабатывает пасеку за три прохода лентами шириной 14...16 м (рисунок 1.3). При разработке средней ленты машина движется по направлению намеченного волока и укладывает срезаемые деревья на свой след. Сучья обрезают на лесосеке и укладывают на волок. Трелевка хлыстов осуществляется за комель тракторами с манипулятором или с канатным тех­нологическим оборудованием. После трелевки леса со средней ленты разрабатывают вторую, примыкающую к средней. Сре­занные деревья машина ЛП-19 укладывает вершинами на во­лок средней ленты под углом около 30°.

Сучья обрезают на лесосеке и укладывают на волок. Третью ленту, примыкающую с другой стороны к средней ленте, раз­рабатывают так же как и вторую. Ширину волока на средней ленте при трелевке хлыстов принимают не более 6 м.

По выбранной схеме определяется среднее расстояние трелев­ки по формуле

(1. 1)
где: К₁, К₂ – коэффициенты, зависящие от выбранной схемы (приложение А);

А – расстояние от уса до границы лесосеки, м;

В – ширина лесосеки, м;

К₀ – коэффициент удлинения трелевочных волоков, зависящий от рельефа местности, К₀=1,05-1,4.

Полученное значение среднего расстояния трелевки сравнивают с допустимыми значениями.

1.1.3 Расчет сменной производительности

машин, оборудования и механизмов
С целью выявления в выбранном комплексе машин и механизмов машины, имеющей наивысшую производительность; студент рассчитывает их сменную производительность для заданных условий. Расчетные значения производительности машин сопоставляются с нормативными, и при наличии значительных (более 15...20 %) расхождений выявляется в расчетах ошибка и делается перерасчет.
1.1.3.1 Сменная производительность трелевочных тракторов с чокерной оснасткой (ТДТ-55А, ТТ-4), с гидроманипуляторами (ТБ-М, ЛП-18, ЛП-18Б, ЛП-18Г), а также пакетоподборщиков типа ЛТ-89, ЛТ-154, ДТ-157 и ЛТ-171

(1. 2)
где – средний объем, трелюемой пачки, м³;

– число рейсов трактора за смену;

– коэффициент использования рабочего времени смены, =0,90-0,95.
Определение рейсовой нагрузки, трелюемой машиной, определяют несколькими условиями (для зимы и лета):

а) По мощности двигателя или по касательной силе тяги

, (1. 3)
где - касательная сила тяги, Н;

- вес трактора, Н;

- коэффициент сопротивления движению машины;

- коэффициент сопротивления движению хлыстов или деревьев.

Значения и приведены в приложении В;

- величина подъема и спуска в тысячных;

- коэффициент распределения нагрузки между машиной и

волоком (приложение Б).

Касательная сила тяги может быть определена по формуле
, (1. 4)

где - мощность двигателя, кВт;

- коэффициент полезного действия трансмиссии, =0,65...0,85;

- скорость движения машины в грузовом направлении, км/ч.

Принимается на I передаче.

б) По сцеплению машины с грунтом
, (1. 5)

где - коэффициент сцепления трактора с грунтом.

Для зимы =0,30...0,50; для лета =0,40...0,80.
в) По грузоподъемности машины

, (1. 6)

где - допустимая нагрузка на ходовую часть (щит) машины, даН; вес

навесного технологического оборудования машины вычитается

из допустимой нагрузки базового трактора.

г) По допустимому давлению на грунт
, (1. 7)
где - допускаемое удельное давление на грунт, МПа (кгс/см²);

- давление трактора на грунт (из технической характеристики),

МПа (кгс/см²).

и приведены в приложении Г.
д) для трелевочных тракторов с канатно-чокерной оснасткой по

тяговому усилию лебедки

, (1. 8)

где - тяговое усилие лебедки трактора, даН (кгс).

Вес пачки, которую может трелевать машина, равен меньшей из величин .

По подсчитанному весу трелюемой пачки может быть определен ее объем, пл. м³:

, (1. 9)

где - вес кроны, кг. Составляет 15…30 % от общего веса

пачки ();

- средневзвешенный объемный вес древесины, Н/м³.
, (1.10)
где - доля участия i-ой породы в насаждении;

- объемный вес i-ой породы, Н/м³ (приложение Л);

- коэффициент использования расчетного объема рейсовой

нагрузки, = 0,8…0,9.

Если на величину влияет сезон работы, то принимается средневзвешенное значение.
Количество рейсов машин в смену
, (1.11)
где – время движения трактора в порожнем направлении, с;

– время, затраченное на набор пачки, с;

– время движения в грузовом направлении, с;

– время разгрузки пачки, с.

; , (1.12)

где - среднее расстояние трелевки, м;

- скорость движения машины в порожняковом направлении, м/с;

- скорость движения машины в грузовом направлении, м/с.
Время на набор пачки для тракторов, имеющих канатно-чокерную оснастку (ТДТ-55, ТТ-4), определяют по формуле:
, (1.13)
где - среднее расстояние подачи собирающего каната, =10 – 15 м;

- средний объем хлыста, м³;

- количество рабочих, участвующих в чокеровке.
Для бесчокерных машин ТБ-1 и ЛП-18А
, (1.14)

где - время на погрузку гидроманипулятором 1 м³ леса.

Для машины ТБ-1 = 42…60 с/м³;

для машины ЛП-18А = 60…90 с/м³.

При трелевке подборщиками пачек = 120…160 с.

Время на разгрузку пачки :

• 
  при трелевке тракторами ТДТ-55 и ТТ-4
  

; (1.15)

• 
  при трелевке бесчокерными машинами ТБ-1 и ЛП-18А
  

= 60…90 с;

• 
  при трелевке подборщиками пачек ЛТ-89, ЛТ-154 и ЛТ-157
  

= 30 с.

1.1.3.2 Сменная производительность валочно-пакетирующих машин манипуляторного типа (ЛП-19)

(1.16)

где – продолжительность смены, с. (=28800 с при 8-часовой смене и = 25200 с при – 7 часовой);

– подготовительно-заключительное время на смену, с (=2400 – 3000с);

– коэффициент использования рабочего времени смены (=0,90 – 0,95);

– средний объем трелюемой пачки, м³ (определяется по формуле 1.9);

– время переезда машины от стоянки к стоянке, с;
(1.17)

и – соответственно максимальный и минимальный вылет стрелы манипулятора, м;

– скорость передвижения машины по лесосеке, м/с. Принимается на первой передаче, по технической характеристике базового трактора;

– коэффициент, учитывающий увеличение затрат времени на установку машины и подготовку рабочего места, =1,10-1,15

– затраты времени на спиливание и укладку в пачку одного дерева, с. Зависит от объема дерева и определяется хронометражным путем. Для ЛП-19 принимается в пределах 45-50 с.

3. 
   Полуподвесные установки без несущего каната
   

(1.18)

где – коэффициент использования рабочего времени смены,=0,8-0,85.

Вес трелюемой пачки

(1.19)

где – максимальное тяговое усилие рабочего барабана, даН (кгс)

– коэффициент использования тягового усилия лебедки, =0,8-0,85

По весу трелюемой пачки определяют ее объем по формуле 1.9

Количество рейсов в смену находят по формуле 1.11.
(1.20)

3. 
   Полуподвесные и подвесные трелевочные установки с несущим канатом
   

(1.21)

Объем пачки для полуподвесных установок определяется по формуле

(1.22)
для подвесных установок

(1.23)

где и – соответственно среднее расстояние перемещения каретки по несущему канату и ее средняя техническая скорость

и – среднее расстояние подтаскивания пачки к несущему канату и средняя скорость перемещения крюка к пачке и ее подтаскивания.
Нормативы времени и определяются по формулам

(1.24)

(1.25)

3. 
   Производительность ВТМ манипуляторного типа (ЛП-17А, ЛП-49) определяется по формуле (1.2)
   

Объем трелюемой пачки и число рейсов в смену ВТМ определяется формулами (1.3 – 1.12)

где – время переезда машины от стоянки к стоянке
(1.26)

где – время на переезд со стоянки на стоянку, подготовительные работы. = 45 – 60 с;

– количество переходов машины для формирования одной пачки;

– время, затрачиваемое на подвод манипулятора к дереву, захват,

спиливание и перенос в коник машины.

= 40 – 60 с для ЛП-17; = 60 – 80 с для ЛП-49.

– время разгрузки пачки, = 20 – 30 с.
Число переходов машины определяется:
(1.27)

где – вылет манипулятора, м;

– запас древесины в м³ на 1 м².

3. 
   Сменная производительность переносных моторных инструментов на валке деревьев, обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов на сортименты на лесосеке принимается по ЕНИР [6] в зависимости от среднего объема хлыста, предусмотренного в задании.
   

1.1.3.7 Сменная производительность сучкорезных машин типа ЛП-30Б и ЛП-33

(1.28)

где – время на отделение ствола дерева из штабеля и зак­ладку комля в зажимной механизм машины, с (= 20-25 с);

– длина протяжки дерева за один ход каретки, м (=8,5м);

– число циклов протаскивания для обработки одного хлыс­та,
(1.29)

– длина хлыста по заданию, м;

– средняя скорость перемещения каретки протаскива­ющего механизма, м/с (= 2,15 м/с для ЛП-30Б, =2,30 м/с для ЛП-33).
1.1.3.8 Производительность на очистке деревьев от сучьев бензиномоторных пил типа «Тайга – 214» и «Крона 202» принимается по нормативным данным (приложение К.12).
1.1.3.9 Сменная производительность раскряжевочных машин типа ЛО–120 и ЛО–126 зависит от среднего объема хлыста, длины выпиливаемых сортиментов и определяется по формуле
(1.30)

где – те, же что и в предыдущих формулах;

– затраты времени на раскряжевку одного хлыста, с (при =0,30 – 0,75м³ =85 – 110 с).

Значение для средних объемов хлыста от 0,30 до 0,75 м³ определяются методом интерполяции.

1.1.3.10 Производительность лесопогрузчиков типа ПЛ-1В, ПЛ-2А, ЛТ-65В

(1.31)

где – коэффициент учитывающий неравномерность поступления лесовозного транспорта под погрузку (=0,75 – 0,80);

– средний объем погружаемой пачки. Предельный объем пачки хлыстов составляет для лесопогрузчиков на базе трактора ТДТ-55А – 3,0 м³ и на базе ТТ-4 – 4,0м³.

– продолжительность цикла погрузки одной пачки, с.

(1.32)

где и – время движения погрузчика с пачкой и без пач­ки, с.

(1.33)

– путь перемещения погрузчика, м. Зависит от глу­бины штабеля хлыстов или деревьев. Наибольшее значение не должно превышать 30 м;

– средняя скорость движения погрузчика, м/с ( = 0,5 – 0,6 м/с);

и – время захвата и укладки пачки (принимается равным 120 – 150 с).
1.1.4 Выбор организационной формы лесосечных работ, определе­ние потребного количества основного оборудова­ния и рабочих
На лесосечных работах в настоящее время применяется бригад­ная форма организации труда. Бригады могут быть операционными, комплексным и сквозными. Операционная бригада выполняет только одну технологическую операцию, например, трелевку или очистку деревьев от сучьев. Комплексная бригада выполняет комплекс лесо­сечных работ начиная от валки деревьев до очистки деревьев от сучьев или погрузки. Комплексные бригады, работающие в 1,5 – 3 смены и выполняющие все технологические операции от валки до погрузки древесины на лесовозный транспорт, называют сквозными. В зависимости от численности состава, количества выполняемых операций и режима работ комплексные, бригада могут быть малыми (МКБ) и укрупненными (УКБ). МКБ – создается на базе одной трелевочной машины, работает в одну смену и состоит из 3 – 6 рабочих. Эта форма организации работ применяется при освоении небольших раз­розненных лесосек, при вывозке древесины хлыстами.

УКВ – организуется на базе двух, трех и более тракторов или многооперационных машин, работающих в.1,5 – 3,0 смены.

Организация двух-, трехсменного режима работ обеспечива­ет увеличение комплексной выработки за счет более полного использования рабочего времени и сокращения простоев машин. Двухсменную работу следует рекомендовать на валке деревьев машинным способом, трелевке подготовленных пачек деревьев, очистке деревьев от сучьев и погрузке древесины на лесовозный транспорт.

Валка деревьев и очистка от сучьев с помощью переносных моторных инструментов и трелевка чокерными тракторами произво­дится только в одну смену.

При двух-, трехсменном режиме работы, бригаде выделяется резервный трактор, тракторист которого входит в состав бригады. УКВ может включать несколько функциональных звеньев на валке - трелевке и одного звена на очистке деревьев от сучьев и погруз­ке. В ряде случаев погрузка может не входить в состав комплекса работ бригады, а выделяться в самостоятельное звено.

Работа комплексных бригад может быть организована на принципах хозяйственного расчета, подряда или аренды.

Суточное задание комплексной бригаде устанавливают по формуле:
, (1.34)
где – средневзвешенная сменная производительность трелевочной машины или установки в смену, м³;

– количество машин в бригаде, по которой рассчитывается задание;

– число смен работы в сутки ведущей машины или уста­новки.
В качестве ведущей машины в комплексной бригаде принимается машина, имеющая максимальную производительность. Такой машиной может быть валочно-пакетирующая машина типа ЛП-19, сучкорезная машина типа ЛП-30Б или ЛП-33 или трелевочный трактор типа ЛП-18А, ЛТ-157, ЛТ-154 и т.д.

Суточное задание корректируется таким образом, чтобы оно выполнялось целым (или близким к целому числом механизмов на смежных операциях).

Расчеты по определению потребного количества оборудования и рабочих сводятся в таблицу 1.1.

Таблица 1. 1 – Потребное количества основного оборудования и рабочих

для одной комплексной бригады

Наименование работ	Число смен работы в сутки	Суточное или сменное задание бригады (звена), м3	Норма времени в человеко-часах на 1 м3	Трудозатраты, чел-час	Число рабочих		Марка механизма	Потребное количество работающих механизмов
					По норме	Фактически принято
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Валка Трелевка Обрезка сучьев Погрузка Всего в бригаде

При заполнении таблицы для укрупненных комплексных бригад в колонке 1 вид работ вносят раздельно для каждого звена. Нормы времени (колонка 4) берутся из справочной литературы. Трудозатраты (колонка 5) определяются перемножением суточного (сменного) задания бригады (колонка 3) на нормы времени (колонка 4). Число необ­ходимых по норме рабочих (колонка 6) находится делением трудозат­рат на продолжительность смены и на число смен работы в сутки.

После составления таблицы 1.1 определяют комплексную норму выработки по формуле

(1.35)
где – число рабочих в бригаде по норме.
Затем определяется фактическая выработка
(1.36)
где – фактически, принятое число рабочих в бригаде.

Тогда процент выполнения норм выработки

(1.37)

При правильно принятом составе бригады процент выполнения норм выработки должен составить 105 – 120 %.

1.1.5 Расчет потребного количества бригад и мастерских участков
Мастерский участок входит в состав лесозаготовительного пункта (ДЗП) и является основной производственной единицей при выполнении лесосечных работ. Мастерский участок организу­ется на базе однотипных трелевочных или многооперационных ма­шин, что облегчает их эксплуатацию, и техническое обслуживание.

Число бригад на мастерском участке устанавливают с учетом возможности оперативного руководства, удобства технического обслуживания, снабжения ГСМ и маневрирования резервной техникой,

Согласно нормам технологического проектирования лесозаготовительных предприятий годовой объем мастерского участка должен составлять 50 – 60 тыс.м³ в год для малолесных районов и 60 – 80 тыс.м³ в год - для лесоизбыточных. В условиях концентрированных лесосек Сибири и Дальнего Востока годовой объем лесозаготовок мастерского участка может быть до 120 тыс.м³.

В состав мастерского участка кроме рабочих, занятых на основных работах, входят звено слесарей из 3 – 5 человек для технического обслуживания и ремонта машин.

Потребное количество комплексных бригад для выполнения производственного задания определяется по формуле.

(1.38)

где – число рабочих дней в году;

– годовое производственное задание предприятия ,м³;

– число лесосек, разрабатываемое за год всеми бригадами;

– количество бригад, одновременно работающих в одной лесосеке;

– время на перебазировку из одной лесосеки в дру­гую (при тракторной трелевке - 0,5 дня, при ле­бедочной и канатной - 1,0 день).
Число лесосек, разрабатываемых предприятием ежегодно, составляет

(1.39)

где – площадь одной лесосеки, га;

– запас древесины, м³ на га.
Полученное число бригад округляется до целого числа и в связи с этим корректируют производственный план предприятия, указанный в задании.
(1.40)

где – принимаемое целое число бригад.

Количество мастерских участков на предприятии определя­ют с учетом рекомендаций по объему производства мастерского участка, изложенных в данном параграфе. В общем случае в сос­тав мастерского участка, работающего в концентрированных ле­сосеках, входят 2 – 3 УКБ или 3 – 4 МКБ. Расчетные данные вносятся в таблицу 1.6.
1.1.6 Составление технологической карты на разработку лесосеки
На каждую лесосеку составляют технологическую карту, в соответствии с которой производится разработка лесосеки. Технологическая карта включает: схему разработки лесосеки и порядок ее освоения, характеристику лесосеки, технологические указания, количественные показатели и указания по техническо­му и бытовому обслуживанию.

На схеме разработки, лесосеки должны быть показаны: разбивка лесосеки на делянки, пасеки, ленты или секторы и последовательность их разработки, расположение уса лесовозной дороги, лесопогрузочных пунктов и зон безопасности, магистральных и пасечных волоков, расположение пункта технического обслуживания, стоянок машин, емкостей ГСМ, столовой, помещений для обогрева рабочих, помещений мастера, расположение мест на всех операциях для одного из дней работы. При трелевке лебедками указывают также места их установки, располо­жение трелевочных, погрузочных мачт и канатно-блочной систе­мы. На схеме должны быть доказаны основные размеры. Для составления схемы разработки лесосеки используются условные обозначения.

Характеристика лесосеки включает следующие показатели: эксплуатационную площадь, запас состав насаждений, средний запас на га, средний объем хлыста, характеристику подроста.

В технологических указаниях отражаются: порядок работы на основных операциях и способы их выполнения, проведение подготовительных работ, мероприятия по сохранению подроста и лесовозобновлению.

В количественных показателях указываются: число бригад, разрабатывающих данную лесосеку, состав бригады, сменное задание на бригаду, на мастерский участок, число смен работы на основ­ных работах, число работающих и резервных машин и механизмов по операциям.

В указаниях до техническому и бытовому обслуживанию от­ражают, какими средствами производится техническое обслужива­ние машин и механизмов (например, за мастерским участком зак­репляется машина ЛВ-8А и слесарно-инструментальная мастерская). Непосредственно за бригадой закрепляются заправочные емкости. Здесь же указываются средства по бытовому обслуживанию (столовая, автобус для доставки рабочих на работу и с работы, обогревательный домик, вид связи с центральным поселком, способ оказания первой медицинской помощи пострадавшим).

Технологическую карту вычерчивают в туши на листе ватмана форматом А1.
1.2 Подготовительные работы
К категории подготовительных работ относятся работы, связанные с подготовкой лесосек и строительством лесовозных усов. Они осуществляются с целью создания необходимых условий для ус­пешного выполнения основных производственных процессов.

В состав подготовительных работ входят: осмотр и прием ле­сосечного фонда подготовка лесосек для безопасной работы, рас­теска границ пасек (секторов) и волоков, подготовка магистраль­ных трелевочных волоков, устройство погрузочных пунктов и монтаж оборудования, подготовка места для стоянки машин и механиз­мов, устройство пунктов технического обслуживания и мелкого ре­монта, оборудование места для хранения ГСМ, изыскание и строительство усов лесовозных дорог.

Подготовительные работы выполняются специальными бригадами. Объем подготовительное работ вычисляется умножением объема отдельных видов работ на одной лесосеке на количество лесосек, разрабатываемых в течение года. Все расчеты по определению годового объема подготовительных работ и трудозатрат сводятся в таблицу. Нормы выработки берутся из приложения.

Трудозатраты в человеко-днях по отдельным видам подготови­тельных работ определяются по формулам:

1. 
   Приемка лесосечного фонда
   

, (1.41)

где – площадь годового лесосечного фонда, м²;

– норма выработки на перечет деревьев на 1 чел-день, м².

2. 
   Уборка опасных деревьев
   

, (1.42)

– норам выработки на уборку опасных деревьев на 1 чел-день, м.

3. 
   Прорубки граничных визиров
   

, (1.43)

где – протяженность визиров на разрабатываемой лесосеке;

– количество лесосек, разрабатываемых в год всеми бригадами.

– норма выработки на прорубку визиров, 1 чел-день, м.


следующая страница>