Комплексная механизация лесосечных работ

Выбор систем машин ведётся в соответствии с нормами технологического проектирования. Объём хлыста в задании 0,31 м3, в соответствии с этим выбираем систему машин на базе трактора ТДТ-55А.

На валке используем бензопилу - МП5-Урал

Техническая характеристика МП5-Урал

Мощность двигателя, кВт -3,4

Масса (сухая), кг -5,8

Скорость резанья, м/с -18

Производительность, см2/с100

Пильная цепь -шаг 10,26

На трелёвке используем трактор ТДТ-55А.

Он предназначен для трелёвки, в полупогруженном положении, деревьев поваленных бензопилами, или пачек деревьев сформированных валочно-пакетирующими машинами. Благодаря увеличенной опорной поверхности гусениц трактор обладает высокой проходимостью, поперечной и продольной устойчивостью, а рычажно-балансирная подвеска обеспечивает трактору плавность хода по пересеченной местности. Машина отличается от предыдущих моделей повышенной надёжностью ходовой системы и трансмиссии.

Техническая характеристика ТДТ-55А

Марка дизеляСМД-20.Т4

Эксплуатационная мощность, кВт (л.с.) -88 (120)

Максимальный объём трелюемого пакета, м3 -10

Максимальное тяговое усилие лебёдки, кН -105

Канатоёмкость барабана, м - 40

Диапазон скоростей движения, км/ч -2,84-11,10

Емкость топливного бака, л -140

На обрезке сучьев используем машину ЛП-30Б.

Она предназначена для обработки деревьев со средним объёмом хлыста от 0,06 до 0,48 м3. Базовый трактор ТДТ-55А. На раме трактора установлены передняя и задняя опоры, соединённые между собой верхней балкой и тягой жёсткости. Машина состоит из поворотной стрелы, на концах её установлены сучкорезная и приёмная головки. Сучкорезная головка предназначена для захвата дерева из пачки и обрезки с него сучьев в процессе протаскивания. Приёмная головка предназначена для поддерживания ствола обрабатываемого дерева. Захват служит для зажима и протаскивания дерева через ножи.

Техническая характеристика ЛП-30Б

Базовый трактор -ТДТ-55А Мощность двигателя, кВт -70

Диаметр обрабатываемых деревьев в зоне захвата, м -0.06…0.48

Максимальный диаметр срезаемых сучьев, м -0.65

Скорость протаскивания, м/с -2

Максимальное усилие протаскивания, кН -30

На погрузке используем погрузчик ПЛ-1В.

Погрузчик перекидного типа. Используется на погрузке заготовленного леса на подвижной состав лесовозного транспорта в условиях лесосеки. Базой ПЛ-1В является трактор ТЛТ-100. Рабочее оборудование шарнирно крепится к раме трактора. Стрела П - образная; нижняя челюсть захвата подвижная, нижняя - неподвижная. Привод рабочих органов и оборудования от гидроцилиндров. Поворот осуществляется на угол близкий к 1800, груз переносится через кабину.

Техническая характеристика ПЛ-1В

Базовый трактор -ТДТ-55А Грузоподъёмность, т -3,2

Высота подъёма, м -2,8

Мощность двигателя, кВт -58,8

Полная масса трактора, т -11,3

1.6 Обоснование параметров лесосеки и ее элементов

В соответствии с правилами рубок главного пользования, размеры лесосеки должны быть не более: площадь - 50 га, ширина - 500 м. При этих размерах длина лесосеки (вдоль уса) должна составлять не более 1000 м. Принимаем лесосеку размером 500х500м. (рис. 1).

1 4

3 2 5

Рисунок 1. Схема разработки лесосек мастерским участком:

1 - бригадная делянка; 2 - ветка; 3 - магистраль; 4 - лесосека; 5 - лесовозный ус; Lус, Lл, Lл - соответственно длина уса, лесосеки, делянки; Вл, Вд - соответственно ширина лесосеки и делянки; Уус - расстояние между усами

1.6.1 Определение размеров бригадной делянки

Лесосека делится на несколько делянок. При назначении размеров бригадной делянки следует руководствоваться следующими требованиями:

- обеспечением безопасных условий работы соседних бригад на лесосеке;

- сокращением числа перебазировок мастерского участка из одной лесосеки в другую;

- бригадная делянка должна располагаться по одну сторону лесовозного уса;

- расстояние трелевки должно быть не более 300 м (зимой допускается до 500 м);

- бригадная делянка должна иметь минимум два лесопогрузочных пункта. Дополнительные лесопогрузочные пункты должны устраиваться на соседних вырубленных лесосеках.

На практике длина и ширина бригадной делянки соответствует 250…500 м.

Принимаем 250м. на 500м.

1.6.2 Выбор схемы размещения трелевочных волоков

Выбираем схему, которая применяется при механизированной валке в равнинной местности при отсутствии неэксплуатационных площадей (рис.2). Использование этой схемы позволяет сохранять подрост.

Рисунок 2. Схема размещения трелевочных волоков на бригадной делянке перпендикулярно лесовозному усу:1 - бригадная делянка; 2 - пасека; 3 - пасечный волок; 4 - магистральный волок; 5 - лесопогрузочный пункт; 6 - лесовозный ус; 7 - зона безопасности. L б. д , Bб. д - длина и ширина бригадной делянки; bуса - ширина уса; b з.б- ширина зоны безопасности. Lл.п - длина лесопогрузочного пункта; bл.п- ширина лесопогрузочного пункта; Lср.п.в - средняя длина пасечного волока.

1.6.3 Определение среднего расстояния трелевки

Среднее расстояние трелевки определяется для расчета производительности машин при отсутствии для них норм выработки.

Определяем среднее расстояние трелевки при параллельной схеме размещения трелевочных волоков по формуле:

где - количество лесопогрузочных пунктов на бригадной делянке;

- коэффициент развития трелевочных волоков, =1…1,2

1.6.4 Определение количества лесопогрузочных пунктов

Согласно правилам рубок главного пользования общая площадь под лесопогрузочными пунктами, производственными и бытовыми объектами должна составлять от общей площади лесосеки свыше 8 га не более: 5% - при сплошных рубках с последующим возобновлением (обсеменение и посадка лесных культур); 4% - при постепенных и сплошных рубках с предварительным возобновлением (сохранение подроста); 3% - при выборочных рубках.

На небольших лесосеках площадью 8га и менее лесопогрузочные пункты могут занимать площадь до 0,4 га - при сплошных рубках с последующим возобновлением; 0,3 га - с предварительным возобновлением и постепенных рубках; 0,25 га - при выборочных рубках.

Принимаем 4% - при постепенных и сплошных рубках с предварительным возобновлением (сохранение подроста).

Определяем количество лесопогрузочных пунктов на лесосеке , шт, вычисляем по формуле:

бригадная делянка принимается 250x500 площадь всей лесосеки 500x500м.

где - доля суммарной площади лесопогрузочных пунктов, 4%

- площадь лесосеки, га

- длина погрузочного пункта, принимаем 45 м

- ширина, принимаем 35 м

Количество лесопогрузочных пунктов принимается равным 6, чтобы на каждой делянке было 3 лесопогрузочных пункта. Остальная площадь выделяется под обустройство мастерского участка.

Площадь, равная одному лесопогрузочному пункту выделяется на обустройство мастерского участка.

Длина участка лесосеки (секция), тяготеющая к одному лесопогрузочному пункту

=>250х167 метров

- количество лесопогрузочных пунктов на части лесосеки по одну сторону от уса

1.7 Разработка технологических схем лесосек

Для разработки лесосек могут быть применены различные схемы. Выбор схемы зависит от: технологического процесса, системы машин, способа трелёвки, размеров лесосек и т.д.

Размеры лесосеки - 500х500 метров, тогда площадь лесосеки составляет 25 га.

1

2

3

500

500

1- лесосека

2-зона безопасности

3- лесовозный ус

Рисунок 3. Схема лесосеки

1.7.1 Технологическая схема разработки зон безопасности

При разработке зоны безопасности (рис. 4) валка бензопилами и трелевка хлыстов или деревьев тракторами с чокернами может производиться по всей длине делянки или отдельными участками, равными расстоянию между погрузочными пунктами, включая площадку для строительства смежного погрузочного пункта.

Полоса зоны безопасности по ширине составляет 50 м., она примыкает к каждому опорному пункту и задаётся с целью: обеспечения безопасности рабочим при основных работах. Валка производится лентами шириной 6…12 м или поперечными ходами по всей ширине зоны безопасности. С целью максимального сохранения подроста трелёвку производим за вершины. Вальщик перемещается в сторону от погрузочного пункта, а деревья валятся в сторону уса под углом 30-40о. Трелевка производиться на участке, примыкающем к погрузочному пункту, с учетом освобождения площадки для строительства смежного погрузочного пункта.

Рисунок 4. Схема разработки зоны безопасности при валке бензопилами и трелевке хлыстов или деревьев тракторами с чокерами:

1 - лесной массив; 2 - зона безопасности; 3 - погрузочный пункт; 4 - лесовозный ус.

1.7.2 Технологическая схема разработки лесосек и трелёвочных волоков

Лесосека разбивается на участки равные 1/6 её площади. При разработке лесосеки бензомоторной пилой и трелёвочным трактором применим метод узких пасек. На одной делянке (ширина делянки - 167м) - 6 пасек (ширина пасеки равна 1,5 средней высоты дерева - 28 метров). Для трелёвки применим сийский способ (сохранение подроста) - трелёвка за вершины. Вальщик работает начиная с ближней границы делянки. Машина работает, начиная с дальней границы лесосеки. Валка деревьев ведётся в глубь делянки в сторону от лесовозного уса, вдоль волока. Деревья валятся вершинами в сторону волока, таким образом, чтобы трелёвочному трактору было удобнее собирать пачку.

Трелёвочные волоки на лесосеке необходимо располагать так, чтобы создавались наилучшие условия для сбора леса со всей площади лесосеки и перемещения его на погрузочный пункт, а также для сохранения подроста и наибольшего сокращения расстояния трелёвки.

1.7.3 Обоснование технологии формирования пачки деревьев при трелевке

Сбор пачки трелевочными тракторами с чокерной оснасткой включает следующие элементы: заезд трактора на лесосеку (волок) и установку в исходное положение, растаскивание собирающего каната, чокеровку, сбор пачки лебедкой (рис. 5). В исходном положении (при трелевке за вершину) ось трактора должна быть направлена на вершину дальнего дерева. Канат оттаскивается на расстоянии 0,7…1,2 от среза вершины. Затем включается лебедка, и деревья подтаскиваются к трактору, формируясь в пачку. При этом почти не происходит разворота деревьев; они постепенно совмещаются с осью трактора. При таком способе формирования лучше сохраняется подрост. Если объем пачки соответствует оптимальной нагрузке трактора, пачка поднимается на щит и трактор следует на погрузочный пункт. Формирование пачки в один прием возможно при большом запасе леса на 1 га, когда длина ленты набора пачки составляет 30…40 м. При малом запасе леса на 1 га сбор пачки производиться в 2..3 приема. На первом этапе пачка собирается аналогично вышеизложенному, при этом собирающий канат растаскивается на 15…20 м. В процессе подтаскивания к трактору деревья выравниваются, упираясь на щит трактора, затем лебедка растормаживается, трактор отъезжает на 25…45 м и производиться дополнительная чокеровка деревьев, находящихся в зоне собирающего каната. После чего включается лебедка и к трактору подтаскивается пачка, сформированная в первый прием, и деревья, зачокерованные на втором этапе сбора пачки. Если объем пачки будет соответствовать рейсовой нагрузке трактора, она поднимается на щит и трелюется на погрузочный пункт. При недостаточном объеме пачки лебедка трактора вновь растормаживается, трактор отъезжает на 10…20 м и вновь производиться чокеровка.

Рисунок 5. Технологическая схема набора пачки при трелевке

1.7.4 Выбор схемы разработки лесосек при валке деревьев бензиномоторными пилами

При освоении лесосек с сохранением подроста применяется метод разработки узкими пасеками с трелевкой деревьев за вершины.

Ширина пасеки при этом равна

,

где Н - средняя высота дерева, м: принимаю Н=21 м;

- угол между осями дерева и волока, град: ;

- ширина волока, м: =5м.

м

1.7.5 Разработка технологической схемы лесопогрузочного пункта

Лесопогрузочные пункты располагаются перпендикулярно лесовозному усу. Принимаем длину лесопогрузочного пункта (вдоль уса) - 45 м; ширину - 35 м.

Схема погрузочного пункта с обрезкой сучьев машиной ЛП-30Г и протаскиванием деревьев вершинами вперед (рис. 6.). На погрузочном пункте оборудуются места для штабелей деревьев. Между подштабельным местом предусматривается проезд для сучкорезной машины. Штабель деревьев формируется трелевочным трактором. Торцы штабеля выравниваются толкателем трактора. Сучкорезная машина перемещается вдоль фронта штабеля, поштучно захватывая деревья за вершину и производя обрезку сучьев. После того как вершина дерева выходит из сучкорезной головки, хлыст выбрасывается в штабель, который формируется с правой стороны сзади машины. Отгрузка хлыстов может производиться в процессе работы сучкорезной машины или после переезда машины на другой погрузочный пункт. Сучья формируются в вал в процессе работы машины и убираются с погрузочного пункта толкателем трактора или сучкоподборщиком после окончания работы сучкорезной машины. Сучкорезная машина и челюстной погрузчик могут работать на двух смежных площадках.

Этот способ имеет ряд преимуществ. Так при протаскивании за вершины можно обрабатывать более крупные деревья, чем при протаскивании за комли. Кроме того, сокращается цикл обработки дерева и таким образом повышается производительность машины и обеспечивается выравнивание комлей без дополнительных приемов.

Рисунок 6. Схема лесопогрузочного пункта при машинной обрезке сучьев.

1.8 Определение норм выработки и норм времени на выполнение основных работ

Нормы выработки и времени принимаются по единым нормам выработки и времени [6]. Для всех видов трелевочных тракторов определяется средневзвешенная норма выработки, для чего составляется схема (рисунок 7).

Средневзвешенную норму выработки, , м3/маш.-см., вычисляют по формуле:

,

где S - общая площадь участка бригадной делянки, примыкающего к одному лесопогрузочному пункту, м2;

S1,S2,Sn - площади части делянки, для которых расстояние трелевки составляет соответственно до 150; 150-300 м и т.д., м2;

Н1,Н2,Нn - норма выработки при трелевке на расстояние соответственно до 150; 151-300 м и т.д., м3/маш.-см.

Рисунок 7 - Схема для расчета средневзвешенной нормы выработки трелевочного трактора

Нормы выработки на трелевке: мі/маш.-см; мі/маш.-см; мі/маш.-см

Подставив в формулу необходимые значения, получим:

м3/маш.-см.

Норм времени , чел.-ч/м3, определяют по формуле:

,

где t - продолжительность смены, ч.

- количество занятых на трелевке рабочих, чел.

В результате получим:

, чел.-ч/м3.

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Нормы выработки и нормы времени на выполнение основных работ

1.9 Определение потребляемого количества машин и рабочих на основных работах

Определение потребного количества машин и рабочих производится по летнему и зимнему сезону работ.

Количество машин, шт.:

,

где - объем заготовки за зимний или летний сезон, мі;

- объем одной машины за сезон, мі.

,

где - норма выработки (сменная производительность), м3/маш.-см;

- число смен в сутки;

- число рабочих дней за сезон.

При механизированной заготовке древесины число бензиномоторных пил принимается по числу трелевочных тракторов.

Расчетное количество рабочих, занятых на каждом виде работ, чел:

.

При округлении дробных значений согласовывается с количеством механизмов.

Трудозатраты, чел-дн, определяются за год

,

где - сумма норм времени по всем операциям лесосечных работ, чел-дн;

Результат расчета заносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Расчет потребного количества машин и рабочих

Потребное количество машин и рабочих принимается по зимнему сезону.

1.10 Формирование комплексных бригад и функциональных звеньев

На лесосечных работах применяется бригадный метод организации труда. Бригада представляет собой группу рабочих, объединённых в производственный коллектив для выполнения общего для всей бригады производственного задания.

Разработка лесосек предусматривается при механизированной валке малыми комплексными бригадами. Количество бригад назначается по сезонам заготовки; при валке бензомоторными пилами определяется исходя из числа трелевочных тракторов.

Определим количество рабочих в бригаде (фактическое число рабочих не должно превышать расчетное). Путем суммирования операционных норм времени определяем комплексную норму времени, , чел.-ч. на 1 м3

Количество рабочих в бригаде , чел, определяем по формуле:

,

где - сменная норма выработки на ведущую машину, мі;

- суммарная норма времени по выполняемым операциям технологического процесса, чел-ч/мі.

Таким образом, принимаем число рабочих в малой комплексной бригаде

nр = 4 чел.

Сменное задание бригаде при валке бензиномоторными пилами устанавливается исходя из нормы выработки трелевочного трактора:

,

где nм-число тракторов в бригаде, шт.

,м3 / см.

Число смен за зимний сезон, вычисляем по формуле по принятому режиму работы:

смен

Сезонное задание бригаде, вычисляем по формуле:

,

м3

где nсм.сез- количество смен работы за зимний сезон, смен.

Сучкорезные машины и погрузчики в состав бригад не вводятся и образуют функциональные звенья.

Результаты расчета заносим в таблицу 6.

Таблица 6 - Ведомость состава комплексных бригад и функциональных звеньев

1.11 Формирование мастерских участков

Основной производственной единицей на ЛЗП является мастерский участок, которым руководит мастер леса. Мастерские участки входят в состав лесопункта или лесничества. Число мастерских участков зависит от объёма производства лесопункта, размеров и характера размещения лесосек. На лесопункте обычно имеется 1-2 мастерских лесозаготовительных участка. Объём производства мастерского участка определяют в зависимости от плана лесозаготовок, установленного лесопункту, а так же от возможности концентрации на нём бригад. На объём производства участка оказывают влияние средний объём хлыста, характер лесосек, тип освоенного оборудования. Мастерский участок объединяет несколько комплексных бригад. Кроме того, он включает звено технического обслуживания машин из 2-3 человек и подготовительное звено подготовки лесосек. За мастерским участком закрепляют машины на базе трелёвочных волоков одного типа.

Обустройство мастерского участка зависит от типа лесовозной дороги и сезона заготовки. При автовывозке на площадке предусматривают зону стоянки машин на ремонте и в резерве, размещение средств ремонта, размещение бытовых и вспомогательных помещений, заправки ГСМ. В зоне заправки предусматриваются место стоянки машин при заправке, хранения ГСМ, пожарный щит, площадка для бензозаправщика. В зоне стоянки машин предусматриваются места для стоянки автобуса, сучкорезных машин, валочных машин, тракторов и челюстных погрузчиков. В зоне ремонта размещаются машина технологического обслуживания, навес или бокс для ремонта тракторов, передвижная ремонтная мастерская, водоём. На мастерском участке размещаются склад запасных частей, слесарно-инструментальное помещение, мастерская для ремонта бензопил, домик мастера, вагон столовая, пожарный щит. Мастерский участок обносится минерализованной полосой.

Формируем 2 мастерских участка в зимний сезон и 1 мастерский участок в летний, т.к. 2 бригады, работающие летом, можно разместить на одном участке (таблица 7).

Таблица 7 - Ведомость состава мастерских участков

1.12 Расчет трудозатрат и численность рабочих на подготовительных работах

К подготовительным работам относятся: приемка и подготовка лесосек; разметка границ лесосек, делянок, волоков, пасек; подготовка магистральных волоков, устройство лесопогрузочных пунктов, выбор трассы лесовозного уса.

Количество лесосек, шт.,

,

где Sл - площадь лесосеки, га.

.

Количество бригадных делянок на одной лесосеке, шт.,

,

где - площадь бригадной делянки, га,

.

Общее количество бригадных делянок , шт.,

,

.

Общее количество лесопогрузочных пунктов, шт:

,

.

Протяженность границ лесосек и бригадных делянок:

,

км.

Протяженность границ пасек:

м.

Протяженность волоков Lв:

,

км

Общая протяженность лесовозных усов:

,

где - коэффициент развития усов, К=1,3…1,5;

км

Общая площадь лесосечного фонда:

.

Результаты расчета заносим в таблицу 8.

Таблица 8 - Определение объема работ и трудозатрат для выполнения подготовительных работ

Число рабочих, занятых на подготовительных работах:

,

где ?С - сумма трудозатрат, чел.-дн.;

Тг - количество рабочих дней в году, дн.

Тогда, получим: чел.

1.13 Расчет трудозатрат и численности рабочих на вспомогательных работах

В состав вспомогательных работ входит: доставка на лесосеку ТСМ, запасных частей и материалов; доставка и бытовое обслуживание рабочих; обслуживание и текущий ремонт машин и механизмов; перебазирование мастерских участков; охрана оборудования; точка и правка инструментов; содержание волоков; расчистка снега.

Расчет трудозатрат на вспомогательных работах производится в таблице 9.

Количество рабочих на вспомогательных работах, чел:

чел.

На ремонтных работах: чел.

Количество рабочих на вспомогательных работах, чел:

.

Таблица 9 - Трудозатраты на вспомогательных работах

1.14 Расчет списочного числа машин и оборудования на основных работах

Перечень машин на мастерских участках берем согласно таблице 5. Численность машин nм принимаем по большей потребности в зимний сезон. Коэффициенты резервирования kp выбираем по нормативам.

Списочное число машин рассчитываем по формуле:

.

Результаты заносим в таблицу 10.

Таблица 10 - Расчет списочного числа машин и оборудования

1.15 Расчет списочного количества рабочих

Таблица 11 - Расчет списочного количества рабочих на основных работах

1.16 Расчет комплексной выработки на одного списочного рабочего

Комплексную выработку вычисляют на одного списочного рабочего на основных работах Qосн., м3, и по всему комплексу лесосечных работ Qобщ., м3, по формулам:

;

;

где - списочное количество рабочих на основных работах, чел;

- списочное количество рабочих на основных, вспомогательных и подготовительных работах, чел.

мі,

мі.

1.17 Расчет годовой выработки на одну списочную машину

Годовая выработка на одну списочную машину, м3,

.

Расчет производим ко всем видам лесозаготовительных машин.

Зимний сезон: на валке м3;

на трелевке м3;

на обрезке сучьев м3;

на погрузке м3.

1.18 Технико-экономические показатели

Таблица 12 - Технико-экономические показатели

1.19 Технологическая карта на разработку лесосек