Заготовка и переработка древесины на предприятиях лесопромышленного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки российской федерации

ГОУ ВПО Байкальский Государственный Университет Экономики и Права

Кафедра экономики и управления бизнесом

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология и оборудование рубок лесных насаждений»

на тему: «Заготовка и переработка древесины на предприятиях ЛПК»

Выполнил: студент Фролова М.А.

Проверил: Зырянов В.Н

Иркутск 2014г

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО ЛЕСОСЕЧНЫМ РАБОТАМ

Лесосечные работы

Расчет количества машин по операциям

Валка леса

Трелевка леса

Очистка деревьев от сучьев

Погрузка леса

Вывозка леса сухопутным транспортом

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НИЖНЕГО СКЛАДА

Машины и оборудование для погрузки и выгрузки лесоматериалов

Раскряжевка хлыстов

ПРОИЗВОДСТВО ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Окорка древесины

Лесопиление круглопильными станками

Баланс древесины в лесопильном цехе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Лесная промышленность Российской Федерации включает в себя несколько связанных между собой отраслей - лесозаготовительную, деревообрабатывающую, целлюлозно-бумажную и лесохимическую.

На долю России приходится более 24% запасов древесины всей планеты, в том числе более половины мировых запасов наиболее ценных хвойных пород. Без ущерба для природы и экономики в стране можно производить и перерабатывать до 600 млн. куб. м древесины в год. Однако большая часть имеющихся запасов используется неэффективно.

Общая площадь земель лесного фонда Российской Федерации по данным Рослесхоза на 01 января 2011 г. составляет 1 183,3 млн. га. Доля лесных земель составляет свыше 75% от общей площади земель лесного фонда. Общий запас древесины на территории лесного фонда Российской Федерации составляет 83,4 млрд. куб. м, использование расчетной лесосеки в 2010 году - 27,7% от допустимого объема изъятия древесины.

Однако, несмотря на то, что Россия является крупнейшей лесной державой мира, лесопромышленный комплекс (ЛПК) страны не относится к числу ведущих отраслей российской промышленности.

Доля продукции российского лесопромышленного комплекса не превышает 3% от мирового объема, что обусловлено следующими факторами:

1) экстенсивными методами, основанными на использовании ранее не эксплуатировавшихся лесов;

2) низким уровнем освоения расчетной лесосеки;

3) устаревшими технологиями лесопереработки;

4) разрывом между предприятиями по переработке лесных ресурсов и сырьевой базой;

5) отсутствием резерва мощностей;

6) отсутствием высокотехнологичного оборудования;

7) высоким уровнем износа основных фондов;

8) низкой степенью переработки сырья;

9) высокой энергоемкостью производства.

Негативной тенденцией развития отечественного ЛПК является закрепление роли России как поставщика дешевого сырья. На зарубежных рынках Россия является крупнейшим экспортером необработанной древесины. В 2010 г. производство необработанной древесины составило 112,2 млн. плотных м³.

В структуре российского экспорта лесной продукции необработанная древесина занимает около трети, преобладающими являются необработанный круглый лес и пиломатериалы начальных переделов. В более развитых странах, в том числе и в Китае, в лесном экспорте превалирует продукция высокой степени переработки - качественные пиломатериалы, целлюлоза, бумага, мебель и др.

Еще одна проблема отечественного ЛПК заключается в том, что значительная часть запасов расположена на удаленных, труднодоступных территориях, с неразвитой или отсутствующей инфраструктурой. Недостаточное развитие инфраструктуры лесного комплекса приводит к тому, что по объемам заготавливаемой древесины Россия уступает США, Канаде и Бразилии.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что если лес станет перерабатываться на территории России, и будет создаваться продукция с более высокой добавленной стоимостью, то при относительно небольших капитальных вложениях и в короткие сроки можно удвоить «лесной» валовой продукт.

В Иркутской области работает мощный лесопромышленный комплекс федерального значения. Он представлен лесозаготовительной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и лесохимической отраслями. В нем производится около 10% заготавливаемой в стране древесины, 8 - пиломатериалов, 10 - картона, 27% целлюлозы.

Его основа - уникальные лесосырьевые ресурсы. На их долю приходится 11, 4% (81 млн. м куб) российских запасов древесины, в том числе 13, 5% (57, 6 млн. м ) наиболее ценной хвойной.

Особое значение имеет их сочетание с высокоэффективными топливно-энергетическими ресурсами. Здесь самые низкие в стране тарифы на электроэнергию. Наличие крупных рек является источником надежного водоснабжения. Это создает уникальные условия для химической переработки древесины, особенно производства целлюлозы. На их основе в области к началу реформ сформировался лесопромышленный комплекс, занимающий среди субъектов Федерации страны первое место по заготовке, механической переработке древесины. В ней работали десятки только крупных леспромхозов, которые заготавливали в предреформенные годы свыше 35 млн. м куб древесины. Мощности многих из них превышали 300-400 тыс. м куб в год, а отдельных -до 600-700 тыс. м куб. В Иркутске, Ангарске, Зиме, Тулуне, Лесосибирске, Братске, Усть-Илимске и других городах сформировались центры деревообработки, вырабатывающие пиломатериалы, мебель, фанеру, строительные детали.

Россия, обладая крупнейшими в мире запасами возобновляемых и самых продуктивных лесосырьевых ресурсов, может и должна стать лидером среди развитых лесопромышленных стран.

Леса России позволяют обеспечивать не только текущие и перспективные потребности страны в древесине и продуктах ее переработки, но и значительно расширить возможности российского экспорта практически в большинство стран ближнего и дальнего зарубежья.

Целью написания курсовой работы является расчет необходимого оборудования для организации лесозаготовительного и лесопромышленного производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

определить количество необходимого оборудования для лесосечных работ;

привести технологический процесс нижнего склада и рассчитать необходимое количество оборудования для организации его работы;

привести технологический процесс цеха по производству пиломатериалов, а также рассчитать необходимое количество оборудования для организации его работы;

составить баланс продукции, полученной в цехе по производству пиломатериалов.

лесосечный валка трелевка пиломатериал



ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В состав курсовой работы входят валка, трелевка, обрезка сучьев, погрузка, вывозка на нижний склад, складирование на нижнем складе, раскряжевка, окорка и производство пиломатериалов.

Исходные данные для разработки курсовой работы представлены в таблице 1:

Таблица 1 Исходные данные для разработки курсовой работы

Показатель	Ед. изм.	Значение показателя
Объем заготовки	тыс.м3	180
Средний объем хлыста	м3	0,6
Средняя длина хлыста	м	20
Состав лесонасаждений		3С3Е4П
Средний запас на 1 га	м3	140
Расстояние вывозки	км	35
Нулевой пробег	км	4
Тип автомобиля на вывозке
Тип лесозаготовительной техники
Объем пиловочника, перерабатываемого в пиломатериалы от выхода пиловочника при раскряжевке	%	70
Способ валки		Ручная валка
Трелевка
Лесопиление		Круглопильный станок



РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО ЛЕСОСЕЧНЫМ РАБОТАМ

Лесосечные работы

Лесосечные работы начинаются с определения площади годичной лесосеки. Площадь годичной лесосеки в гектарах определяется делением годового объема производства в м³ на средний запас древесины в м³ на га:

(1)

Где F_r - площадь годичной лесосеки; Q_r - годовой объем производства, м^3; q₃ - средний запас древесины, м³/га;

га

Число лесосек, отводимых предприятию ежегодно, составит:

(2)

Где F_r - площадь годичной лесосеки, га; F_л - площадь одной лесосеки, га. Данную величину принимаем самостоятельно. Длина лесосеки составляет 120 м, ширина - 150м, соответственно площадь равна: 120*150=18000м²=18га

лесосек

Полученное количество лесосек необходимо округлить до целого числа в сторону увеличения, следовательно, n = 72 лесосеки.

Общую площадь сырьевой базы, необходимой для непрерывной работы предприятия, можно определить по формуле:



(3)

Где В_ср - средний возраст рубки;

F_r - площадь годичной лесосеки, га;

?_л - 0,7-0,8 - коэффициент, учитывающий отношение эксплуатационных площадей к общей площади базы

Средний возраст спелости отдельных пород древесины зависит от условий произрастания или бонитета. В расчете курсовой работы условно следует принимать средний возраст осины и березы - 60 лет, для ели и пихты - 90 лет, для сосны и лиственницы - 100 лет.

В условии состав лесонасаждений - 3С3Е4П, соответственно средний возраст спелости равен:

(100+90+90)/3=93,3?93 года

Расчет количества машин по операциям

Расчет потребного количества машин и оборудования по операциям технологического процесса лесосечных работ необходимо вести с учетом годовой выработки на машину.

Так как по условиям задания способ валки - ручная валка, выберем для валки безмоторную пилу «Урал-2», т.к. она выше других предоставленных по показателям.

В таблице 2 приведены технические характеристики пилы «Урал-2».

Таблица 2 Техническая характеристика безмоторной пилы «Урал-2»

Наименование показателей	Ед.изм.	Значение показателей
Мощность двигателя	кВт.	4,4
Рабочий объем двигателя	см3	109
Вместимость топливного бака	Л	1,6
Рабочая длина пильного аппарата	См	46
Марка пильной цепи		ПЦУ-10,26
Производительность чистого пиления	см2/с	100-130
Удельный расход топлива	г/кВт.ч	540-700

Валка леса

Валка леса в лесозаготовительной промышленности осуществляется с помощью бензомоторных пил и с помощью различных валочных машин.

Расчет сменной производительности (П_см) безмоторных пил производится по следующей формуле:

(4)

Где Т - продолжительность рабочей смены, с;

t_пз - подготовительно-заключительное время 2400 с;

k_в - коэффициент использования рабочего времени 0,6-0,7;

k₁ - коэффициент использования пилы в пилении 0,3-0,6;

q_хл - средний объем хлыста в м³;

t₁ - время подпила, спиливания и сталкивания одного дерева, 180 с;

t₂ - время перехода от одного дерева к другому дереву, с;

;(5)

q₃ - запас ликвидной древесины, м³/м²;

t₃ - время подготовки рабочего места, 180 с;

Запас ликвидной древесины составляет 140 м³/га, соответственно 0,14 м³/м^2;

Продолжительность рабочей смены Т = 8 часов = 28800 с;

По техническим характеристикам бензопилы МП «Урал-2» максимальная годовая производительность при продолжительности рабочей смены в 8 часов составит и при числе рабочих дней в году равным 250 (методические указания):

7,8*250=1950 м³ в год.

При годовом объеме заготовки в 180 тыс. м³ понадобится:

180000/1950=92,31?93 бензопилы.

Трелевка

Трелевкой леса называется перемещение деревьев, хлыстов или сортиментов от места валки до лесопогрузочного пункта. Для трелевки леса применяются различные типы машин и механизмов, среди них - трелевочные тракторы.

Сменная производительность трелевочных тракторов определяется по формуле:

м³(7)

где Т - продолжительность рабочей смены, с;

t_пз - подготовительно-заключительное время = 2640 с;

k_в - коэффициент использования рабочего времени = 0,6-0,7;

k_r - коэффициент использования тяговых возможностей трактора = 0,8-0,9;

Q - полезная рейсовая нагрузка, м3;

L_x - среднее расстояние движения машины без груза, м;

L_r - среднее расстояние движения машины с грузом, м;

V_x - средняя скорость движения машины без груза, м/с (на IV переда-че);

V_r - средняя скорость движения машины с грузом, м/с (на I-II переда-ча);

t_пр - время выбора (прицепки) груза, с;

t₀ - время отцепки или сброса груза = 19 с.

L_x равно длине лесосеки и составляет 120 м. L_r также равно длине лесосеки и составляет 120 м.

Для трелевки леса выбираем трактор ТТ-4.

В таблице 3 указаны технические характеристики трактора ТТ-4:

Таблица 3 Технические характеристики трактора ТТ-4

Показатели	Ед.изм.	Значения показателей
Мощность двигателя	кВт	81
Допустимая нагрузка на щит	кН	60
Тяговое усиление лебедки	кН	130
Удельный расход топлива	г/кВт-ч	264
Скорость движения и тяговое усиление на крюке: Передача I Передача II Передача III Передача IV	м/с кН	0,65/9,7 0,76/82,3 0,95/62,7 1,25/45,1
Масса		12500

Скорость на IV передаче () составляет 1,25 м/с.

Скорость на I передаче () составляет 0,65 м/с.

Время выбора (прицепки) груза вычисляется по следующей формуле:

(8)



Время отцепки или сброса груза вычисляется по следующей формуле:

(9)

Значения коэффициентов для трактора ТТ-4 (табл. 6 методических указаний):

a1 = 300

b1 = 24

c1 = 96

Полезная рейсовая нагрузка вычисляется по формуле:

м³(10)

Где Q_п - полная рейсовая нагрузка, т;

= (0,1-0,15) * - вес сучьев на трелюемой пачке деревьев, т;

- 0,8 т/м3 - объемный вес свежесрубленной древесины.

Полная рейсовая нагрузка, основываясь на данных таблицы 8 методических указаний, равна 9,9 т

Q_x=(0,1-0,15)*9,9=0,495

м³

Определим значения t_пр и t₀:

Определим сменную производительность:

Для трактора ТТ-4 число рабочих дней в году составляет 170 (таблица 1 методических указаний). Тогда годовая выработка составит:

104,83* 170 =17821,1 м³

В соответствии с таблицей 2 методических указаний проектное значение годовой выработки для трактора ТТ-4 составляет 18,9 тыс. м³. Полученное нами значение годовой выработки находится в пределах проектных значений, а полученная сменная выработка находится в пределах значений нормативной сменной выработки (таблица 15 методических указаний).

Очистка деревьев от сучьев

Очистка деревьев от сучьев может выполняться на волоке, на лесосеке, на погрузочном пункте и на нижнем складе.

Механизация обрезки сучьев осуществляется самоходными сучкорезными машинами, бензомоторными сучкорезами и бензопилами.

В соответствии с таблицей 11 методических указаний, для трактора ТТ-4 подходят сучкорезные машины ЛО-72 и ЛП-33.

Для обрезки сучьев выберем машину ЛП-33.

В таблице 4 приведены технические характеристики сучкорезной машины ЛП-33.

Таблица 4 Технические характеристики сучкорезной машины ЛП-33

Показатели	Ед.изм.	Значения
Базовый трактор	-	ТТ-4
Максимальная скорость протаскивания	м/с	2,5
Скорость холостого хода каретки	м/с	2,5
Максимальный диаметр обрабатываемых деревьев: В комле В зоне срезаемых сучьев	М	0,7 0,56
Максимальный диаметр срезаемых сучьев	М	0,2
Максимальное усилие протаскивания	кН	60,0
Масса	Кг	17800
Максимальный ход захвата	м	8,8

Расчет сменной производительности сучкорезных машин производится по следующей формуле:

(11)

Где Т - продолжительность смены, с;

t_пз - подготовительно-заключительное время, 3100 с;

k₁ - коэффициент использования машины, 0,85 с;

k₂ - коэффициент использования рабочего времени смены, 0,8-0,9;

q_хл - средний объем хлыста, м³;

Продолжительность цикла определяется по формуле:

(12)

Где t₁ - время на подвод стрелы к дереву, захват и подачу в сучкорезную головку, с;

t₂ - время на один зажим дерева захватом протаскивающего механизма, с; n - число захватов дерева при его протаскивании через сучкорезную головку;

t₃ - время протаскивания дерева, с;

t₄ - время на одно открытие и закрытие захвата протаскивающего механизма, с;

t₅ - время на возвращение захвата протаскивающего механизма в исходное положение, с;

t₆ - время переезда машины с одной стоянки на другую, с;

Количество захватов определяется по формуле:



(13)

Где L_хл - средняя длина хлыста обрабатываемого дерева, м;

L_к - расстояние от комля дерева до места первого захвата, м (2,0-3,5 м);

S_max - максимальный ход захвата протаскивающего механизма, м;

;(14);(15)

Где v_n - средняя скорость протаскивания дерева через сучкорезную головку, м/с;

v_в - средняя скорость возвращения захвата в исходное положение, м/с;

S₃ - путь проходимый захватом при протаскивании деревьев, м;

Определим число захватов дерева при его протаскивании через сучкорезную головку с учетом того, что средняя длина хлыста обрабатываемого дерева по условиям задания составляет 20 м, а по техническим характеристикам максимальный ход захвата у машины составляет м:

Количество захватов должно быть целым числом, поэтому округлим его до 2. Определим t₃ с учетом того, что v_n составляет 2,5 м/с (см. табл.4).

Определим t₅ c учетом того, что v_в составляет 2,5м/с (см. табл.4). При этом S₃ составляет 17,6 м, поскольку в данном случае захват проходит путь в 8,8 м дважды - туда и обратно.

t₁ и t₂ можно определить по следующим формулам:



(16) (17)

где L -- рабочий ход механизма протаскивания, м (L = Lх - 2-3 м). L = 20 - 2 = 18 м.

Определим, что t₄ = 10 c, t₆ = 15 c;

t_ц = 7,2+7,2*2+6,6+10*2+14,08+15=77,28 с

Найдем сменную производительность:

м³

Полученные данные находятся в пределах значений нормативной выработки машины ЛП-33, указанных в таблице 12 методических указаний.

При количестве рабочих дней, равном 128(как у машины ЛО-72), годовая производительность машины составит:

135,7* 128 =17369,6 м³

Тогда на обеспечение всего объема заготовки в 180 тыс. м³ понадобится 11 машин:

180000/17369,6 = 10,4 ? 11 машин.

Погрузка леса

Погрузка леса осуществляется на лесопогрузочных пунктах, основное назначение которых - перегрузка древесины с первичного трелевочного транспорта на лесовозный. Основное оборудование, которое применяется при погрузке - челюстной погрузчик.

Сменная производительность челюстного погрузчика определяется по формуле:



(18)

Где Т - продолжительность смены, мин;

t_пз - подготовительно-заключительное время, 20 мин;

Q - рейсовая нагрузка на автомобиль или узкоколейный сцеп, м³. Выбираем КрАЗ - 26 м³;

k - коэффициент использования погрузчика в течение смены с учетом непроизводственных переходов, ожидания порожних автомобилей и др. = 0,45-0,5; t₁ - продолжительность цикла, т. е. погрузки одного дерева, 1,5-3 мин.; n - количество циклов, необходимых для погрузки одного автомобиля, или сцепа, определяется по формуле:

(19)

Где q - грузоподъемность челюстного погрузчика, т;

г - объемная масса свежесрубленной древесины, 0,8т/м³;

с - коэффициент использования грузоподъемности погрузчика - 0,8-0,9; t₂ - время подготовки автомобиля или сцепа к погрузке - 2-4 мин;

t₃ - время отправки и крепления пачки после погрузки одного автомобиля или сцепа - 3-5 мин;

Выберем челюстной погрузчик ЛТ-65Б, так как базовым трактором для него является ТТ-4.

Таблица 5 Технические характеристики погрузчика ЛТ-65Б

Наименование показателей	Ед.изм.	Значение
База погрузчика		ТТ-4
Грузоподъемность	Т	4,0
Высота подъема груза при погрузке лесовозного поезда	М	4,8
Масса погрузчика	Т	18,6



Рассчитаем n:

Вычислим сменную производительность челюстного погрузчика:

При количестве рабочих дней в году, равном 250 дней, годовая выработка одного погрузчика составит:

249,2* 250 =62300 м³

Тогда для годового объема лесозаготовки понадобится 3 погрузчика:

180 000 / 62300 = 2,8 ? 3 погрузчика.

Вывозка леса сухопутным транспортом

Вывозка леса - это доставка леса с лесосеки на нижний склад лесозаготовительного предприятия. Наибольшее применение имеют автомобильные лесовозные дороги и узкоколейные железные дороги.

Сменная производительность лесовозных автомобилей определяется по формуле:

(20)

Где Т - продолжительность смены, мин;

t_пз - подготовительно-заключительное время (20-30 мин);

Q - рейсовая нагрузка, м³;

k - коэффициент использования оборудования - 0,85-0,9;

t₁ - время холостого хода, мин;

t₂ - время погрузки автопоезда, мин;

t₃ - время грузового хода, мин;

t₄ - время выгрузки автопоезда на нижнем складе, мин;

Время грузового и холостого хода определяется по формуле:

Где L - расстояние вывозки, км;

v_1.3 - скорость движения автомобиля в порожнем и грузовом состоянии, км/ч;

Максимальная скорость (без груза) для КАМАЗ-53228 составляет 80 км/ч (таблица 6).

Таблица 6 Технические характеристики автомобиля КАМАЗ-53228

Наименование показателей	Ед.изм.	Значения
Полная масса автопоезда	Т	35
Масса перевозимого груза	Т	20,5
Максимальная скорость движения	Км/ч	80
Скорость движения с грузом	Км/ч	60
Максимальная длина перевозимых сортиментов, хлыстов	м	18-25

Скорость с грузом составляет 60 км/ч (таблица 6).

Расстояние вывозки (L) по условиям задания равно 35 км.

Рассчитаем t₁, t₃:

t₂ и t₄ возьмем по 30 мин,

Определим сменную производительность:

Годовая выработка при 250 днях работы составит: 64,5 * 250 = 16125 м³



ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НИЖНЕГО СКЛАДА

Нижним складом называется производственное подразделение лесозаготовительного предприятия, расположенное в пункте примыкания лесовозной дороги к путям общего пользования и производящее приемку и первичную переработку заготовленного леса, временное хранение и отгрузку лесоматериалов потребителям.

Структурная схема технологического процесса нижнескладских работ представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Технологический процесс на нижнем складе

Существует несколько способов укладки лесоматериалов на складах.

На наземных складах при влажном способе хранения круглые лесоматериалы укладывают в плотные, плотно-рядовые или пачковые штабели.

Плотный способ укладки обеспечивает хорошее заполнение штабеля, исключает потребность в прокладках, но ухудшает условия просушки лесоматериалов.

Плотно-рядовой способ отличается от плотного способа меньшей заполняемостью штабелей по причине использования прокладок. Прокладки укладываются через несколько рядов лесоматериалов. Плотно-рядовой способ требует дополнительных затрат ручного труда. Зато штабели, уложенные этим способом, обладают хорошей устойчивостью и обеспечивают эффективную просушку лесоматериалов.

При пачковом способе пачки лесоматериалов отделяют друг от друга горизонтальными и наклонными прокладками. Этот способ удобен при использовании погрузоразгрузочной техники со стропильным захватом. Штабели такой конструкции устойчивы и обеспечивают хорошую просушку лесоматериалов.

Круглые лесоматериалы при сухом способе хранения укладывают в рядовые штабели, короткомерные лесоматериалы (балансы, рудстойку) ? в рядовые штабели-клетки или разреженные пакетные штабели из цилиндрических пакетов, сформированных с помощью обвязок (тросом, проволокой). Допускается укладывание короткомерных лесоматериалов в плотные поленницы.

Таким образом, для хранения целесообразно выбрать рядовой тип штабеля, так как он позволяет лесоматериалам хорошо просыхать, не требует дополнительных затрат труда и т.д.

Для определения размера штабеля можно воспользоваться методом, который кроме геометрических размеров штабеля, учитывает коэффициент полнодревесности (коэффициент плотности укладки штабелей)

Этот коэффициент есть отношение объема плотной древесины к складочному объему (геометрическому объему штабеля). Коэффициент полно-древесности в основном зависит от способа укладки и среднего диаметра круглых лесоматериалов.

Коэффициенты полнодревесности штабелей в зависимости для диаметра бревна от 26 см и при рядовом способе укладки составляет 0,60. Примем длину штабеля равной 100 м. Ширину штабеля примем равной длине бревна - 6,5 м. Высота штабеля в этом случае не должна превышать 9,75 м (полторы длины бревна).

Также необходимо учитывать недогрузку штабеля. Для этого вводится коэффициент Кн = 0,87. Для укладки штабеля целесообразно использовать способ укладки с торцевыми упорами, вместо способа с организацией торцевых углов. При устройстве торцевых упоров объем штабеля увеличивается примерно на 15% по сравнению с объемом штабеля, уложенного с учетом угла естественного раскатывания бревен.

Объем штабеля с торцевыми упорами определяем по формуле:

(21)

где Vшт - объем штабеля; H - высота штабеля; Lбр - длина бревна (ширина штабеля); Кп - коэффициент полнодревесности; L - длина штабеля;

Кн - коэффициент недогрузки штабеля.

Определим Vшт:

м3.

Машины и оборудование для погрузки и выгрузки лесоматериалов

Для выполнения работ по подъему, перемещению и укладке лесных грузов на нижнем складе и лесоперевалочных базах применяются краны различных типов. Для выполнения работ выберем мостовой кран КМ-30Г. Его технические характеристики представлены в таблице 7.



Таблица 7 Технические характеристики работы крана

Наименование показателей	Ед.изм.	Значение
Грузоподъемность крана	Т	30
Пролет крана или вылет стрелы	М	32
Скорость подъема груза	м/с	0,13-0,33
Скорость передвижения тележки	м/с	0,60
Скорость передвижения крана	м/с	1,3; 1,67
Высота подъема крюка	м	32
Ход тележки	м	10,5-34,5

Сменная производительность кранов определяется по формуле:

м³ (22)

Где Т - продолжительность смены, мин; k - коэффициент использования рабочего времени - 0,8-0,85; Q - средний объем перемещаемой пачки лесоматериалов, м³; Средний объем перемещаемой пачки определяется по формуле:

м³(23)

где Q_k - грузоподъемность крана, т; С - коэффициент использования грузоподъемности = 0,8-0,84; K_гр - коэффициент, учитывающий массу грейфера. Для выполнения работ выберем радиальный грейфер, тогда = 0,25-0,35; г - объемная масса свежесрубленной древесины = 0,8 т/м3.

Найдем Q:

Время одного цикла определяется по формуле:



(24)

где t_p - время подъема и перемещения пачки лесоматериалов к месту ее укладки, с;

t_x - время возврата захватывающих устройств к месту захвата следующей пачки, с;

t₁ и t₂ - время захвата и время укладки и отцепки пачки, с. Время захвата, укладки и отцепки пачки при работе с грейфером составляет 60-150 с.

Время захвата примем равным 60 с, а время укладки и отцепки - 90 с, так как этот процесс длится дольше, чем захват пачки.

Время подъема и перемещения пачки, а также время возврата захватных устройств определяется по формуле:

(25)

где H - высота подъема пачки, м;

H¹ - высота опускания пачки, м;

L_Т - путь перемещения тележки, м;

L_К - путь перемещения крана, м;

v_ср - средняя скорость подъема пачки, м/с;

v¹_cp - средняя скорость опускания пачки, м/с;

v_т.ср - средняя скорость горизонтального перемещения грузовой тележки крана, м/с;

v_к.ср - средняя скорость горизонтального перемещения крана, м/с.

Все данные для расчета время подъема и перемещения пачки, а также времени возврата захватных устройств представлены в таблице 7.



с.

Определим t_ц:

t_ц=591+60+90=741с=12,35 мин

Определим сменную производительность:

м³

С учетом годового объема заготовки лесоматериалов в 180 тыс. м³ потребуется 1 кран:

746,2 * 250 = 186550м³ > 180000 м³

Раскряжевка хлыстов

Раскряжевка хлыстов на нижнем складе осуществляется электропилами, автоматизированными установками с продольной подачей хлыста и многопильными раскряжевочными агрегатами. Сменная производительность раскряжевочного агрегата определяется по формуле:

(26)

где Т - продолжительность рабочей смены, c.;

k - коэффициент использования рабочего времени смены = 0,7-0,8;

k₁ - коэффициент загрузки установки = 0,75-0,9;

q_хл - средний объем хлыста, м3.

t_п - время подачи хлыста на установку = 6-10 с.;

t_в - время, затрачиваемое на продольное вращение хлыста = 3-4 с.;

t_p - время резания хлыста, которое состоит из времени срабатывания зажимных рычагов, рабочего и холостого хода пилы. Для q_хл = 0,5-0,7 м3 (по условиям задания - 0,6 м³) = 4,0 с.;

t_c - время сброски сортимента на выносной лесотранспортер = 1,5-2,0 с.;

t_q - время выбора оператором программы раскроя = 4-5 с.

Определим сменную производительность раскряжевочного агрегата

Сортименты, полученные в результате раскряжевки хлыстов, рассортировываются на продольном лесотранспортере с цепным или канатным тяговым органом.

Для рассортировки выберем лесотранспортер сортировочный с двухсторонней сброской ЛТ-182. Он предназначен для автоматизированной сортировки по диаметрам и длинам круглых лесоматериалов, со сброской сортиментов в заданные карманы - лесонакопители.

Лесотранспортеры имеют повышенную заводскую готовность, что обеспечивает минимум строительно-монтажных работ. Механизмы сброски с приводом от мотор-редукторов, смонтированные на фермах, гарантированно и точно сбрасывают сортименты в заказанные лесонакопители. Складывающиеся траверсы обеспечивают безударное сбрасывание бревен под собственным весом по опущенным рычагам траверс в карманы-лесонакопители. Оба конца бревна при этом начинают движение синхронно, что обеспечивает минимальный разбег торцов бревен и их укладку без перекрещивания и кострения с недостижимой для других конструкций лесотранспортеров точностью укладки бревен.

Траверсы на опорах качения обеспечивают минимальное тяговое усилие на цепи и, следовательно, минимальный расход электроэнергии и повышенную долговечность элементов конструкции. Гидромуфта в приводной станции предохраняет лесотранспортер от перегрузок и от возникновения аварийных ситуаций, гидравлическая натяжка цепи существенно облегчает обслуживание лесотранспортера.



Таблица 8 Технические характеристики лесотранспортера ЛТ-182

Показатели	Ед.изм	Значение показателей
Диаметр сортируемых сортиментов	См	6-60
Длина сортируемых сортиментов	М	3,2-6,5
Скорость движения тягового органа	м/с	1,2
Количество мест сброски		16
Длина лесотранспортера (по осям ведущей и ведомой звездочек) для 24 мест сброски	м	75
Мощность установленных электродвигателей	кВт	31
Конструктивная масса	кг	32000

Сменная производительность лесотранспортера определяется по формуле:

(27)

где Т - продолжительность рабочей смены, c.;

q_бр - средний объем бревна, м3.

k - коэффициент использования рабочего времени смены = 0,85;

k₁ - коэффициент загрузки лесотранспортера = 0,45-0,8;

v - скорость движения тягового органа лесотранспортера, м/с;

L - средняя длина бревна, м.

Для хвойных пород в возрасте в Восточной Сибири средняя длина бревна составляет 6-6,5 м средний диаметр бревна - 32-40 см.

По таблице 21 методических указаний определим средний объем бревна - 0,99 м3. По техническим характеристикам лесотранспортера ЛТ-182, скорость движения тягового органа составляет 1,2 м/с.

Определим сменную производительность:

При количестве рабочих дней в году, равном 250 дней, годовой объем выработки одного лесотранспортера составит:

2013,4 * 250 = 503350 м³

Этот объем выработки превышает годовой объем заготовки, равный 180 тыс. м³. Следовательно, для осуществления работ по рассортировке необходим только один лесотранспортер.

Выход лесоматериалов после раскряжевки сведем в таблицу 12 в соответствии с показателями по выходу деловой древесины, распределения ее по степени крупности и выходу пиловочника и балансов из деловой древесины (табл. 9-11).

Так как состав насаждения по условиям задачи - 3С3Е4П, то доля сосны в объеме заготовки материалов составляет 30%, доля лиственницы - также 30%, доля пихты - 40%.

Таблица 9 Выход деловой и дровяной древесины в %

Порода	Деловая	Техсырье	Дрова	Отходы
Сосна	86	3	1	10
Ель	80	5	6	13
Пихта	75	6	6	13

Таблица 10 Распределение по степени крупности в %

Порода	Крупная ш 25 и выше	Средняя ш 19-24	Средняя ш 4-18	Мелкая ш 3-13
Сосна	54	29	14	3
Ель	47	32	16	5
Пихта	57	20	17	6

Таблица 11 Выход сортиментов из деловой древесины в %

Порода	Пиловочник	Баланы
Сосна	67	33
Ель	78	22
Пихта	78	22



Таблица 12 Выход сортиментов после сортирования

Порода	Выход, м3	Распределение деловой древесины по крупности, м3	Выход сортиментов из деловой м3
	Деловая	Дрова	Отходы	Ш 25 и выше	Ш 19-24	Ш 14-18	Ш 3-13	Пиловочник	Балансы
Сосна	46440	540	5400	29160	15660	7560	1620	31114,8	15325,2
Ель	43200	3240	7020	25380	17280	8640	2700	33696	9504
Пихта	54000	4320	9360	41040	14400	12240	4320	42120	11880

Таким образом, объем выхода сортиментов составил:

сосны - 31,11 тыс. м³;

ели -33,7 тыс. м³;

пихты - 42,1 тыс. м³.



ПРОИЗВОДСТВО ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

На нижних складах широкое распространение получила выработка различных пиломатериалов из круглых лесоматериалов, низкосортной древесины, отходов лесозаготовок путем продольной распиловки.

Пиломатериалы получают путем раскроя бревен (заготовок). В сущности это пилопродукция определенных размеров с двумя плоскопараллельными сторонами (пластями). Распиловка может быть как радиальной, так и тангенциальной.

На рис. 2 представлены различные виды пиломатериалов:

Рис. 2. Виды пиломатериалов:



а - пластина;

б - двухкатный брус;

в - не обрезная доска;

г - четвертина;

д - четырехкантный брус с обзолом;

е - полуобрезная доска с обзолом;

ж - чистообрезной брус;

з - горбыль;

и - обрезная доска;

к - строганные шпунтованные доски;

1 - пласть;

2 - кромка;

3 - ребро;

4 - торец;

5 - обзол.

Технологическая цепочка включает в себя узел подачи сырья в цех, участок распиловки, сортировку пиломатериалов, участок переработки отходов, околостаночную механизацию. Узел подачи сырья состоит из разобщителя пачек бревен с механизмом поштучной выдачи, бревнотаски, сбрасывателя бревен (например, БС-2), устройства загрузочного.

Технологическим процессом предусматривается подача круглых лесоматериалов в разобщитель пачек бревен с механизмом поштучной выдачи. Из разобщителя бревна механизмом поштучной выдачи загружаются на продольный цепной транспортер и подаются в цех. Сырье-пиловочник поступает на накопитель, где его сортируют по качеству и типоразмеру.

Затем сырье подается на ленточнопильный станок, где происходит распиловка на полубрус, необрезную доску и горбыль. Подача бревна в станок осуществляется цепью с упорами.

Получаемый при этом горбыль отсортировывается и подается на станок для переработки горбыля, где распиливается на обрезную доску.

Обрезные доски от станка приводными и навесными рольгангами свинчиваются на поперечноцепной транспортер, торцуются на проходном торцовочном станке и далее отправляются на сортировку.

На сортировочной площадке пиломатериалы вручную укладываются в плотные пакеты, упаковываются и вывозятся на склад открытого хранения пиломатериалов.

Кусковые отходы собираются ленточными конвейерами и поперечноцепными транспортерами отправляются в измельчитель древесины. Опилки от ленточнопильного станка удаляются ленточным конвейером. Для удаления опилок от станка переработки горбыля достаточно установки пылеулавливающего агрегата.

Уложенные в пакеты обрезные пиломатериалы отвозятся в сушильную камеру, где происходит процесс сушки по заданной величине влажности.

Из сушильной камеры сухие обрезные пиломатериалы поступают на торцовку, дальнейшую обработку на строгальных станках, а затем на склад готовой продукции, где сортируются и пакетируются в транспортные пакеты.

Окорка древесины

Окорка древесины для производства пиломатериалов, как правило, осуществляется на окорочных станциях поштучной окорки. Выберем окорочный станок 2ОК40-1.

Сменная производительность окорочных станков рассчитывается по формуле:

(28)

где Т - продолжительность рабочей смены, c.;

v - скорость подачи, м/с;

Q - объем бревна, подаваемого на окорку, м³.

k₁ - коэффициент использования оборудования = 0,85-0,9;

k₂ - коэффициент использования рабочего времени = 0,8;

k₃ - коэффициент использования повторности пропуска плохо окоренных бревен = 0,5-1,0;

L_кр - длина бревна, подаваемого на окорку, м;

L₁ - расстояние между соседними бревнами, подаваемыми на окорочный станок = 0,3-0,5 м.

Скорость подачи для окорочного станка 2ОК40-1 составляет 0,1 м/с.

Определим сменную производительность:

м³

Так как по условиям задания на пиломатериалы идет 70% от пиловочника, полученного при раскряжевке, то годовой объем окорки древесины составляет:

31,11+33,7+42,1=106,91 м³

На окорку идет:

106,91 * 70 / 100 = 74,8 тыс. м³.

Следовательно, для выполнения работ по окорке всего объема древесины в год необходимо 3 окорочных станка:

142,6 * 250 = 35 650 м3.

74800 / 35 650 = 2,1 ? 3 станка.

Лесопиление круглопильными станками

Производство пиломатериалов может осуществляться на круглопильных станках с периодической и непрерывной подачей сырья. Сменная производительность станка с периодической подачей определяется по формуле:



(29)

Где Т - продолжительность смены, с;

v - скорость подачи бревна, м/с;

Q - средний объем распиливаемого бревна, м³;

k - коэффициент использования оборудования - 0,85-0,9;

k₁ - коэффициент использования времени смены - 0,85-0,9;

i - число пропусков бревна (кряжа) через станок;

L_кр - длина распиливаемого бревна, м;

L₁ - расстояние между соседними бревнами (кряжами, брусьями, досками, пластинами), м (0,3-0,8 м);

Для работы выберем круглопильный станок ALCO 2

Круглопильный станок ALCO 2 сконструирован на основе опыта полученного при работе с круглопильным станком ALCO «MIDA» . Он также оснащен двумя циркулярными пилами для продольной распиловки, но уже с большей мощностью и возможностью распиловки древесины с большими размерами.

Установлена новая система подачи древесины, применен иной способ сброса обрезков, упрощена система вытяжки опилок, а также этот круглопильный станок получил возможность передвижения с помощью колес, на которых закреплена станина.

Вследствие больших возможностей распиловки круглопильный станок может применяться не только для переработки горбыльной доски, но и для двусторонней обрезки бревен до 220 м в диаметре. Это значит, что этот круглопильный станок может заменить двойной ленточнопильный станок, не превышающий указанные возможности по размерам пиления.

Этот круглопильный станок может быть оснащен пневматической системой для автоматической регулировки прижимных элементов по высоте, в зависимости от толщины обрабатываемой древесины.

Все эти возможности позволяют применять круглопильный станок ALCO 2 «MIDA» на всех деревообрабатывающих предприятиях для всех видов древесины.

В таблице 13 указаны характеристики круглопильного станка ALCO 2

Таблица 13 Технические характеристики круглопильного станка

Показатели	Ед.изм.	Значение
Диаметр пильных дисков	Мм	700
Диаметр шпинделей	Мм	30
Максимальная рабочая ширина	Мм	450
Максимальная дистанция между дисками	Мм	200
Скорость подачи	м/мин	21
Масса	кг	2050

Данные таблицы 13 свидетельствуют о том, что скорость подачи бревна (v) составляет 21 м/мин или 0,35 м/с:

21 / 60 = 0,35м/с

Для станка ALCO-2 среднее число пропусков бревна через станок равно 6.

Определим сменную производительность

Выход пиловочника при рас0кряжевке составил 106,91 тыс. м³. По условиям задания на курсовой проект на пиломатериалы поступает только 70% от пиловочника, полученного при раскряжевке, что составляет 74,84 тыс. м³.

Следовательно, для выполнения работ по распиловке всего объема древесины в год необходим 1 круглопильный станок:

176,7 * 250 = 44175 м³

74840 / 44175 = 1,7 ? 2 станок



Баланс древесины в лесопильном цехе

Баланс составим, исходя из того, что полученный пиломатериал предназначен на экспорт.

Также необходимо учесть, что средний диаметр бревна - 32-40 см.

Таблица 14 Распиловка бревен на экспортные пиломатериалы (сырье высокого качества)

Вид продукции	Баланс древесины в % от объема сырья
Доски экспортные	38,0
Дилены	4,0
Мелкая экспортная продукция	1,5
Итого выход экспортной продукции	43,5
Доски внутрироссийского потребления	14,9
Обаполы	1,2
Мелкая продукция внутрироссийского потребления	3,0
Итого продукция внутрироссийского потребления	19,1
Щепа и дровяные отходы	18,4
Опилки	12,5
Усушка и распыл	6,5
Всего	100,0

Таблица 15 Выход продукции цеха лесопиления

Вид продукции	Объем м3
Доски экспортные	28439,2
Дилены	2993,6
Мелкая экспортная продукция	1122,6
Итого выход экспортной продукции	32555,4
Доски внутрироссийского потребления	11151,16
Обаполы	898,08
Мелкая продукция внутрироссийского потребления	2245,2
Итого продукция внутрироссийского потребления	14294,44
Щепа и дровяные отходы	13770,56
Опилки	9355
Усушка и распыл	4864,6
Всего	74840



Таким образом, данные таблицы 15 свидетельствуют о том, что в результате организации работ по производству пиломатериалов будет получено 32555,4 м³ экспортной продукции, 14294,44 м³ продукции внутрироссийского потребления.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе в соответствии с поставленными во введении задачами было сделано следующее.

1. Проведен расчет потребного количества машин и оборудования для лесосечных работ. Расчет потребного количества машин и оборудования по операциям технологического процесса лесосечных работ велся с учетом годовой выработки на машину.

Для валки была выбрана бензопила МП «Урал-2»

Для трелевки леса был выбран трактор ТТ-4, для очистки деревьев от сучьев - сучкорезная машина ЛП-33 (в год необходимо 11 машин). Для погрузки леса был выбран челюстной погрузчик ЛТ-65Б (в год необходимо 3 погрузчика). Для вывозки леса был выбран КАМАЗ-53228 (в год - 12 машин).

2. Приведен технологический процесс работы нижнего склада. Нижним складом называется производственное подразделение лесозаготовительного предприятия, расположенное в пункте примыкания лесовозной дороги к путям общего пользования и производящее приемку и первичную переработку заготовленного леса, временное хранение и отгрузку лесоматериалов потребителям.

Для организации работ на нижнем складе были выбраны мостовой кран КМ-30Г (погрузка и выгрузка лесоматериалов), а также лесотранспортер ЛТ-182 (автоматизированная сортировка сырья).

3. Приведен технологический процесс в цехе по производству пиломатериалов.

Пиломатериалы получают путем раскроя бревен (заготовок). В сущности это пилопродукция определенных размеров с двумя плоскопараллельными сторонами (пластями). Распиловка может быть как радиальной, так и тангенциальной.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Анисимов Г.М., Григорьев И.В., Жукова А.И. Экологическая эффективность трелевочных тракторов. Учебное пособие. СПб.: Издательство СПб ГЛТА, 2006. - 352 с.

2.Анисимов Г.М. Основные направления повышения эксплуатационной эффективности гусеничных трелевочных тракторов / Г.М. Анисимов, А.М. Кочнев. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. - 456 с.

3.Валяжонков В.Д. Зарубежные машины и оборудование для лесозаготовок и лесовосстановления: учеб. для вузов / В.Д. Валяжонков, Ю.А. Добрынин, Ю.И. Провоторов и А.К. Редькин и др.- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006.- 238 с.

4.Желдак, В. И. Лесоводство: учебник. Часть 1 / В. И. Желдак, В. Г. Атрохин.- Пушкино: ВНИИЛМ, 2002. - 336 с.

5.Желдак, В. И. Лесоводство: учебник. Часть 2 / В. И. Желдак.- Пушкино: ВНИИЛМ, 2004. - 200 с.

6.Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машин лесосечных работ. - М.: Лесная промышленность, 1990. - 387 с.

7.Матвейко А.П., Федоренчик А.С. Технология и машины лесосечных работ. - Минск: УП «Технопринт», 2002. - 480 с.

8.Патякин В.И., Бит Ю.А., Бирман А.Р., и др. Лесоэксплуатация. Учебник. М.: Академия, 2006. - 430 с.

9.Семенов А. Нижний склад лесоматериалов // ЛеспромИнформ. - 2011. - №2. - С. 56-61.

10.Технология и машины лесосечных работ: учебное пособие / Под ред. В.А. Каляшова. - СПб: Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М. Кирова, 2009. - 325 с.

Размещено на Allbest.ru