Скачать

Проект технологического процесса лесозаготовительного предприятия

Лесоэксплуатация и транспорт леса является одной из основных профилирующих дисциплин. Эта дисциплина охватывает широкий круг проблем. С одной стороны они связанны с заготовкой, транспортом, первичной обработкой и переработкой древесного сырья, производством товаров народного потребления и производственного назначения и комплексной переработкой низкокачественной древесины и отходов производства. С другой стороны, с воспроизводством лесных ресурсов и всех полезностей леса, т.е. с непрерывностью и неистощительностью пользования лесом. Многие полезности могут быть реализованы в процессе рациональной заготовки древесины.

Основная хозяйственная задача заключается в сохранении качества лесов, их наиболее ценного древесного состава, особенно хвойных пород. При планировании развития лесного хозяйства особое внимание следует обращать на усиление водоохранных, защитных, климатообразующих, оздоровительных и иных полезных природных свойств лесов в интересах народного хозяйства, улучшения окружающей среды.(2)

Лесоэксплуатация охватывает большой комплекс работ в области лесного хозяйства, которое в свою очередь тесно взаимодействует с другими отраслями. Развитие лесного хозяйства обусловлено экономическими и социальными потребностями страны. Лесное хозяйство как отрасль, формирующая, сохраняющая и регулирующая использование лесных ресурсов, призвано вести свою деятельность в направлении возрастания запасов лесных ресурсов, повышения их качества и правильного территориального размещения.

Лесоэксплуатация является завершающей фазой в лесопользовании. Грамотное ведение лесоэксплуатации непосредственно сказывается на экономической эффективности предприятия.(4)

1. Технологический процесс лесосечных работ

1.1 Обоснование схемы технологического процесса

Лесосечные работы являются первой фазой технологического процесса лесозаготовительного предприятия. В их состав входят основные работы (валка деревьев, обрубка сучьев, трелевка и погрузка леса), подготовительные работы (подготовка лесосек, трелевочных волоков, лесопогрузочных пунктов), вспомогательные работы, очистка лесосек от порубочных остатков. Число и состав работ на лесосеке зависят от общего, принятого на предприятии технологического процесса и включают 3-8 основных операций. К ним относятся валка деревьев, трелевка, очистка деревьев от сучьев, раскряжевка хлыстов, сортировка лесоматериалов, штабелевка и погрузка на лесовозный транспорт.

В настоящее время получили наибольшее распространение следующие варианты технологического процесса:

- при вывозке деревьев – валка, трелевка и погрузка деревьев;

- при вывозке хлыстов – валка и трелевка деревьев, обрезка сучьев и погрузка хлыстов;

- при вывозке сортиментов – валка и трелевка деревьев, обрубка сучьев, раскряжевка хлыстов, сортировка, штабелевка и погрузка лесоматериалов.

С учетом способа вывозки сортиментами примем следующую схему технологического процесса:

- при вывозке сортиментов – валка, обрубка сучьев, раскряжевка, трелевка и погрузка сортиментов;

Валка деревьев является первой операцией технологического процесса заготовки древесного сырья. Она определяет содержание последующих технологических операций. При валке дерево отделяют от прикорневой части, превращая его в предмет дальнейшей обработки на лесосеке, лесопогрузочном пункте или верхнем лесоскладе. Валку деревьев производим бензопилой «Штиль».

Очистка деревьев от сучьев наиболее трудоемкая операция лесосечных работ. Так как включает в себя следующие приёмы: обрубку сучьев, сбор сучьев в кучи в пустоты между деревьями и сжигание их в непожароопасный период.

Следующей операцией технологического процесса является раскряжевка, она заключается в поперечном делении хлыста на сортименты от 2 до 6,5 м. Производится с помощью бензопилы «Штиль» и рулетки.

При трелевке деревья перемещают от места валки к лесопогрузочному пункту. В состав работ входят следующие элементы: транспортировка одного или нескольких сортиментов на лесопогрузочный пункт и обратный ход трактора при возвращении на лесосеку. Трелевку производим трактором МТЗ – 80(82) с трелевочным механизмом типа «Муравей»

Погрузку сортиментов на лесовозный транспорт производим трактором МТЗ – 82 с КУНом.

1.2 Выбор способа рубок и размеров лесосеки. Определение необходимого числа лесосек

При выборе способа рубок и размеров лесосек руководствуемся Правилами рубок ухода в лесах Западной Сибири. и данными задания на курсовой проект. Принимаем следующие размеры лесосеки: ширина –250 м, длина – 400 м.

Площадь годичной лесосеки S определяется по формуле:

S = Q / g га 0,2

где Q – годовой объём производства, м3;- (30800 м3);

g га – вырубаемый запас леса на гектар, м3.- (230 м3);

Таким образом, согласно заданию площадь годичной лесосеки будет равна:

S = 30800 /(230*0,3) = 446,4 га

Число лесосек N, необходимых для выполнения годового плана предприятием рассчитывается по формуле:

N = 10000 * S / B * L, шт

где B – ширина лесосеки, м; а L – длина лесосеки, м;

N = 10000 *446,4 / (250 * 400) = 45 шт.

1.3 Выбор способа разработки лесосеки и деляны

Вследствие неправильной формы и непостоянных размеров лесосек расположение волоков может быть как параллельным, радиальным и диагональным, как с магистральным волоком, так и без него, количество и расположение погрузочных пунктов будет зависеть от количества, размеров и расположения естественных прогалин. Лесовозные дороги и усы должны быть расположены на существующей густой сети лесных и лесопожарных дорог.

Ширина пасеки зависит от возраста и высоты насаждения. Лесосека разбивается на пасеки с трелёвочным волоком посередине. Сучья, вершины обрубают на месте у пня, тут же проводят раскряжёвку хлыста на сортименты, затем, после трелёвки сортиментов, порубочные остатки укладывают на волоке, естественных прогалинах и т.п.

Разработку пасек начинают с ближнего края по отношению к погрузочному пункту с предварительной разработкой волока. Валку всех клейменых деревьев проводят сразу по всей ширине полупасек, вершиной на волок в сторону трелёвки. Ширину пасеки в этом случае принимают 30 - 40 м., волока 3 - 5 м. Погрузочные пункты располагаются у дорог и квартальных просек, на полянах, прогалинах и других не покрытых лесной растительностью площадях. Общая площадь погрузочных площадок должна быть не более 0,2 га. на лесосеках до 10 га.} 0,3 га. на лесосеках площадью 10 - 15 га. Общая площадь технологических коридоров, прорубаемых при проходных рубках, не должна превышать 15 % площади лесосеки. (1)

При выборе схемы освоения лесосеки учитывается сезон лесозаготовок, тип лесовозной дороги, тип тягача. На плане лесосеки обозначают делянки, пасеки, волоки, верхние лесосклады, направления и последовательность движения рабочих и тракторов, зоны безопасности, лесовозные усы и места размещения оборудования.(3)

Основными собирающими путями заготовленного леса являются лесовозные усы. Вследствие хорошей освоенности лесов Барнаульского лесхоза лесовозные усы проектируются по существующей сети дорог и просек. При небольших размерах лесосеки и наличии дорог общего пользования лесопогрузочный пункт можно расположить вне контура лесосеки. Трелевка осуществляется колесными тракторами МТЗ – 82 в пространствах между деревьями.

Из выше сказанного и схем освоения лесосеки выбираем схему лесосеки с одним лесовозным усом, так как ширина лесосеки 250 м, расположение уса вдоль длинной стороны лесосеки.

После составления схем освоения лесосеки приступают к выбору способа разработки делянки, взятой из схемы освоения лесосеки. При этом следует учитывать базовый механизм на валке деревьев и способ вывозки леса. В данном случае бензопила и вывозка сортиментов. При разработке делянки возможны следующие способы разработки: метод широкого фронта, параллельный, радиальный. Метод широкого фронта применяется при широком использовании на погрузке челюстных погрузчиков, а также для создания запасов вдоль лесовозного уса. Параллельная схема применяется при крупнопакетной погрузке, т.е. большие трудозатраты на сооружение погрузок. Радиальный способ применяется при сортиментной вывозке. Таким образом, мы выбираем – радиальный способ разработки делянки

С учетом выбранной схемы следует выполнить на отдельном листе ватмана план разработки делянки с расстановкой необходимых размеров, с размещением погрузочных пунктов, с указанием очередности разработки пасек, направления трелевки и размещения оборудования, лесовозного уса, зоны безопасности.

Для выбранной схемы разработки делянки определяется среднее расстояние трелевки хлыстов, которое не должно превышать 300 м.

Lср=0,5В+0,4L

где Lср – среднее расстояние трелевки, м;

В – ширина лесосеки, м;- (250 м); L – длина лесосеки, м – (400м).

Lср=0,5*250+0,4*400=125+160 =285 м.

1.4 Режим работы предприятия и объёмы производства по операциям

Для определения объёма производства по операциям определяем число рабочих дней в году. При этом учитываем число дней работы в неделю (пяти или шестидневная рабочая неделя), время на осенне-весеннюю распутицу и на перебазировки лесозаготовительных бригад, тип лесовозной дороги, число праздничных дней в этом году.

Для проведения дальнейших расчетов возьмем 365 дней в году. Время на осенне-весеннюю распутицу принимаем 20 дней. Время на перебазировку 6 дней. Число праздничных и выходных дней определяем по календарю текущего года. Примем число праздничных дней 12. Возьмем шестидневную рабочую неделю и число рабочих дней в году будет составлять:

N1 = 365-52-12-20-6 = 275 дней;

где 52 – число выходных дней; 12 – число праздничных дней; 20 – число дней на распутицу; 6– число дней на перебазировку.

Число смен работы в сутки определяется по каждой операции лесосечных работ и определяется суточная сменная производительность по операциям.

Суточная производительность Qсут заготовки леса определяется по формуле:

Qсут = Q / N1 , м3

Где Q- годовой объем производства (30800 м3), N- число рабочих дней (275).

Qсут = 30800 / 275 = 112 м3 .

Сменная производительность Qсм по операциям определяется по формуле:

Qсм = Qсут / n, м3

где n – число смен работы на данной операции.

Число смен работы устанавливается в зависимости от времени года, применяемого оборудования, состава бригады и т.д. В данном случае принимаем число смен – 1.

Валка деревьев: Qсут = 112 м3, Qсм = 112 / 1=112 м3.

Обрубка сучьев: Qсут = 112м3, Qсм = 112 / 1=112 м3.

Раскряжевка: Qсут = 112 м3, Qсм = 112 / 1=112 м3.

Трелевка сортиментов: Qсут = 112 м3,; Qсм = 112 / 1=112 м3.

Погрузка лесоматериалов: Qсут = 112 м3,; Qсм = 112/ 1=112 м3.

Режим работы предприятия

1.5 Определение трудозатрат на проведение подготовительных работ

Подготовительные работы включают следующие виды работ: уборка опасных деревьев, разметка волоков, разрубка зоны безопасности и мест стоянки оборудования, перебазировки бригад из одной лесосеки в другую, устройство лесопогрузочных пунктов.

Трудозатраты (Т) на подготовительные работы рассчитываются по формуле:

Т = Q / g (A + B /S), ч/дней

где Q – годовая программа, 30800 м3 ; g – запас леса на 1 га, 230 м3;

A – трудозатраты на подготовку 1 га лесосеки одним рабочим – 1 день;

B –трудозатраты на подготовку одного погрузочного пункта рабочим 0,8 дня; S – площадь, тяготеющая к одному погрузочному пункту - 10 га;

Т = 30800/230 (1 + 0,8/10)=145 ч/дней

C учетом выбранного числа дней работы в году N и трудозатрат определяем потребное число рабочих.

n1 = Т / N;

n1 = 145 / 275= 0,52 =1 рабочий.

Обычно подготовительные работы выполняются заранее на всей лесосеке исходя из расчета трудозатрат несколькими рабочими, а эти рабочие после выполнения подготовительных работ переходят к другим потребным для лесхоза видам работ (например – работы на нижнем складе).

В состав подготовительного звена могут входить вальщик, помощник вальщика, тракторист, бульдозерист и сучкоруб. Подготовительное звено оснащается необходимыми механизмами и оборудованием.

Принимаем следующий состав звена:

Вальщик -1чел;

Помощник вальщика – 1чел;

Бульдозерист – 1чел;

1.6 Выбор и обоснование применяемых машин и механизмов

Колёсный трактор МТЗ - 80(82), оснащённый трелёвочным оборудованием «Муравей». Применение данного механизма на трелёвке древесины обусловлено жёсткими лесоводственными требованиями, предъявляемыми к процессу лесозаготовок в условиях ленточного бора на территории Барнаульского лесничества. Одно из таких требований - трелёвка заготовленной древесины сортиментами.

Для механизации рубок ухода могут применяться бензомоторные пилы типа «Штиль - 280.....360», для валки деревьев, обрубки сучьев и раскряжёвки хлыстов. Такой тип пил является универсальным по назначению мотоинструметом.. С их помощью можно выполнять валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжёвку хлыстов, а так же подготовительные и вспомогательные работы на ;лесосеке. Характерные особенности таких пил - рукоять рамы, охватывающая двигатель с 2-х сторон, небольшая масса, большая скорость пиления. Эти особенности позволили увеличить производительность пиления. Конструкция рукояти позволяет перехватывать пилу и быстро переводить её из положения для валки в положение для раскряжёвки или в промежуточное положение между ними для обрезки сучьев. Данные особенности конструкции бензопил позволяют вальщику одновременно производить валку деревьев, обрезку сучьев, раскряжёвку хлыстов у пня.

Погрузка сортиментов производится «Урал» - оснашеным манипулятором «Фискарс – 55-57». Применение данного типа механизма обеспечивает погрузку лесоматериала в условиях ограниченного пространства при проведении выборочных рубок и рубок ухода.

Сбор порубочных остатков с применением подборщика сучьев, агрегатированного с МТЗ - 80(82). Маневренность агрегата позволяет механизировать перемещение порубочных остатков от места валки дерева и обрубки сучьев к месту укладки порубочных остатков на открытых площадках, трелёвочных волоках и т.д.

1.7 Расчет производительности машин и механизмов

При расчете потребности в оборудовании определяется технически возможная производительность по каждому механизму в отдельности. После вычисления технически возможной производительности механизмов определяется норма выработки по ЕНВиР (единые нормы времени и расценки). При отсутствии в нормах производительности механизма сменная производительность устанавливается исходя из технически возможной производительности или их фактически полученной на предприятиях.

Определение производительности машин и механизмов

· Бензиномоторная пила «Штиль»:

П = (Т – Тпз) * q * Ф1 / (t1 + t2 + t3) , куб.м

где Т – продолжительность смены равна 420 мин;

Тпз – подготовительно-заключительное время, примем 20 мин;

q – средний объем хлыста, равен из задания 0.86 куб.м;

Ф1– коэффициент использования пилы в течение смены, примем равным 0.6;

t1 – время подпила, спиливания и сталкивания одного дерева, примем равным 1 мин;

t2 – время перехода от дерева к дереву, примем равным 0.5 мин;

t3 – время подготовки рабочего места, примем равным 0.5 мин.

П = (420–20)*0.86 *0.6/(1+0.5+0.5)=103,2 куб.м.

Норма выработки составляет 87 м3/см, норма времени – 0.08 ч/м3 (данные взяты из нормативов).

Очистка от сучьев производится пилой «Штиль». Производительность берется по нормативам, так как норма выработки определяется с учетом состава насаждения, среднего объема хлыста. У нас состав насаждения 10С. Определяется средневзвешенная норма выработки.

Н ср = a1*Hвыр

где а1 – удельный вес сосны в составе насаждения, равен 1 в нашем случае;

Нсвыр, – норма выработки очистки от сучьев для сосны м3.(90 м3 );

Нср=(1 * 90)=90 м3

Норма выработки составляет 90 м3, норма времени – 0.078ч/ м3.

· Трелевочный трактор:

П =( (Т – Тпз)*Q*Ф1)/(Lср/V1+Lср/V2+tc+t0);

П=((420–20)*1*0.8)/(285/68,65+285/148,1+3+1) = 32 м3/смену

где Т – продолжительность смены при 7 часовом рабочем дне, равна 420 мин;

Тпз – подготовительно-заключительное время и отдых, равно 20 мин;

Q – нагрузка на рейс, по технической характеристике навесного трелевочного устройства типа «Муравей» нагрузка составляет 1 м3;

Ф1– коэффициент использования трактора в течение смены примем 0.8;

Lср – среднее расстояние трелевки, формула и расчеты приведены ниже м;

V1– скорость движения трактора с грузом, формула и расчеты приведены ниже, м/мин;

V2– скорость движения трактора без груза, формула и расчеты приведены ниже, м/мин;

tc - время захвата сортимента, примем равным 4 мин;

t0– время отцепки сортимента, примем равным 2 мин.

Среднее расстояние трелевки (Lср) рассчитывается для принятого способа разработки делянки - радиальная схема:

Lср=0.5*B+0.4*L=0.5*250+0.4*400 = 285 м,

где B – ширина делянки, равна 250 м; L – длина делянки, равна 125 м.

Скорость движения (V1 и V2) определяется по формулам:

V1=2*V2*V3*1000/(V2+V3)*60;

V1=2*3,06*6,3*1000/(3,06+6,3)*60=68,65 м/мин,

V2=2*V4*V5*1000/(V4+V5)*60;

V2=2*8,26*9,61*1000/(8,26+9,61)*60=148,10 м/мин,

где V2 =3,06; V3 =6,3; V4 =8,26; V5 =9,61 - скорости движения трактора (км/ч) на соответствующих передачах их технической характеристики базового трактора

· Автопогрузчик «Урал с гидроманипулятором Фискарс 55-57»:

П = ((Т – Тпз) * Q * f1 )/( t1*n + t2 + t3 );

П=(420 – 20) * 20 * 0,85 / 1,5* 11 + 2 + 3 = 130,8 м3 /смену;

где Т – продолжительность смены, 420 мин;

Тпз - время на подготовительно-заключительные работы, 20 мин;

Q – рейсовая нагрузка на автомобиль или узкоколейный сцеп, УРАЛ=20 м3;

f1– коэффициент использования погрузчика в течение смены (0,85);

t1– среднее время погрузки одного сортимента, 0,5 мин;

t2– время подготовки автомобиля или сцепа к погрузке, 3 мин;

t3– время отправки и крепления сортиментов после погрузки, 4 мин;

n – количество циклов работы манипулятора необходимо для погрузки одного автомобиля или сцепа:

n = Q1 / Q2 * Р;

n = 20 / 1,3*0,17=90;

где Q1– грузоподъемность автомобиля, 18 т или вместимость 20 м3 –« Урал»;

Q2– грузоподъемность манипулятора «Фискарс 55-57» равна 1т. или 1,3м3;

p – коэффициент использования мощности гидроманипулятора;

Р=V1/V2;

P=0,215/1,3=0,17

V1-средний объем сортимента, V=q/4=0,86/4=0,215м3; q – объем хлыста;

V2- объемная грузоподъемность манипулятора (1,3м3).

1.8 Определение численного состава бригады и числа бригад в предприятии

Определяется общая потребность в рабочих на основных работах предприятия по каждой операции в отдельности с учетом нормы времени одного рабочего в часах на 1 м3 заготовки леса, взятых из Единых норм времени и расценок на лесозаготовительные работы (ЕНВиР).

Определяется число рабочих Nраб, требуемых по нормам, по формуле:

Nраб = Qсут * Нвр / t , чел,

где Qсут – суточный объём заготовки леса, м3;

Нвр – норма времени одного рабочего на 1 м3 заготовки леса, ч;

t - число часов работы в смену.

Принятое число рабочих должно быть всегда меньше, чем требуется по норме. Это условие необходимо выдержать по каждой операции лесосечных работ или по всему комплексу технологического процесса на лесосеке. Расчеты приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Расчет потребности в рабочих

Устанавливается плановое задание Нпл.бр на одну бригаду:

Нпл.бр = Qсут / n , =112 /1 = 112 куб.м;

где n – число бригад в предприятии.

Бригады могут состоять из отдельных звеньев. Можно назначить отдельные бригады по каждой операции лесосечных работ или отделить одну операцию или может быть бригада, выполняющая весь комплекс лесосечных работ от валки деревьев до погрузки леса. Наиболее рекомендуемая бригада, которая выполняет валку деревьев, трелевку леса и обрезку сучьев. Принимаем 1 бригаду.

Плановое задание на работу механизма в смену определяется делением планового задания бригаде на отработанное число машино-смен в сутки на данной операции с учетом количества смен.

В резерве предусматриваются только бензомоторные пилы и трелевочные трактора в укрупненных бригадах.

Расчеты приведены в Таблице 3.

Таблица 3. Расчет состава лесозаготовительной бригады.

1.9 Расчет потребности в оборудовании и рабочих на предприятии

С учетом полученных данных в Таблицах 2 и 3 определяется общая потребность в рабочих и механизмах на предприятии. Расчеты сводятся в Таблице 4.

Кроме рабочих, занятых на основных работах, предусматриваются рабочие вспомогательного и обслуживающего производства (охрана техники, снабжение горюче-смазочными материалами, ремонт техники, организация столовой). Определяется списочное число рабочих, занятых на лесосечных работах (сумма рабочих основного производства, занятых на подготовительных и вспомогательных работах и на обслуживании техники).

N рабочих на предприятии = N рабочих основного производства + N рабочих на подготовительных работах + N рабочих на вспомогательных работах.

Условно принимаем, что на вспомогательных работах данного технологического процесса задействовано 5 чел.

N рабочих на предприятии = 6+3+3= 12 чел;

Основные рабочие (с учетом погрузки) – 6 человек;

Подготовительные - 3 человека;

Вспомогательные – 3 человека.

Таблица 4. Потребность в рабочих и механизмах в предприятии на основных работах