4 Обоснование технологии работы, схема разработки лесосеки и выбор системы машин

Обоснование технологии работы

Правильное обоснование технологии являет­ся важной задачей практической деятельности инженера-механи­ка и технолога лесной промышленности, т.к. оказывает сущест­венное влияние на текущие издержки производства, его при­быльность.

Технология - это часть производственного процесса, со­держащая целенаправленные действия по изменению и определе­нию состояния предмета труда. Она характеризуется совокуп­ностью приемов и способов получения, обработки или переработ­ки сырья, материалов или полуфабрикатов, последовательностью и местом их выполнения, составом применяемых орудий труда. В курсовой работе студенту следует учитывать, что технология, изучая техническую сторону процесса производства, не остает­ся постоянной, ее непрерывное развитие вместе с научно-техническим прогрессом является необходимой предпосылкой совершенствования организации производства, планирования и управления предприятием. Поэтому он должен предусмотреть не только передовую технику и технологию, но и совершенные приемы и методы труда.

Лесосечные работы являются первой стадией (этапом) технологического процесса лесозаготовок и выполняются в сложных природно-производных условиях. Для успешного их проведения необходима надлежащая подготовка, отведенного в рубку, лесосечного фонда, своевременное и надлежащее материальное и техническое обслуживание основного производства. Поэтому структура лесосечных работ довольно сложная. В их состав входят подготовительные, основные лесосечные, вспомогательные и заключительные работы.

Подготовительные работы проводятся с целью создания необходимых условий для безопасной и высокопроизводительной работы на основных лесосечных работах. Подготовка лесосек к разработке обязательна и должна проводиться до ее начала в соответствии с планом подготовительных работ.

Основные лесосечные работы – это работы, в результате выполнения которых происходит заготовка древесины. Они выполняются комплексными лесозаготовительными бригадами только на подготовленных к рубке лесосеках в соответствии с технологической картой, составляемой на

разработку каждой лесосеки, отведенной в рубку. Состав работ и очередность их выполнения зависят от принятого технологического процесса лесосечных работ для данных конкретных природно-производственных условий.

Вспомогательные работы на лесосеке проводятся в ходе выполнения основных лесосечных работ и направлены на обеспечение бесперебойной работы машин, механизмов и рабочих, занятых на лесосечных работах.

Заключительные работы – это работы по очистке вырубленных лесосек от отходов лесозаготовок и являются обязательными. Выполняются они обычно рабочими комплексных лесозаготовительных бригад сразу после разработки лесосеки, а иногда и в процессе разработки.

В зависимости от вида вывозимой из леса древесины технологические процессы делятся на четыре группы: заготовка деревьев; заготовка хлыстов; заготовка сортиментов и заготовка щепы.

Как раньше, так и сейчас, выделяется преобладание хлыстовой технологии в Северной Америке и сортиментной технологии в скандинавских странах. Технология с заготовкой деревьев не получила распространения.

Традиционно названия технологий лесозаготовок «хлыстовая» и «сортиментная» связывается с видом вывозимой из леса древесины: хлыстов или сортиментов. Однако в современных условиях название технологии «хлыстовая» - значительной степени условно. Наиболее часто это название применяют, если в технологическом процессе присутствует операция трелевки деревьев. В дальнейшем же обработка этих деревьев может включать не только очистку от сучьев, но в ряде случаев раскряжевку и даже переработку деревьев целиком на щепу. Название «сортиментная» технология осталось в её традиционном значении и связано с заготовкой сортиментов у пня. В действительности же сортименты, как уже говорилось, могут заготавливаться на площадке у дороги, на промежуточном складе и т.д.

Технологии с трелевкой деревьев при лесосечных работах по-прежнему преобладают на лесозаготовках в США и Канаде, а сортиментная технология - в скандинавских странах и других странах Европы.

Сортиментная заготовка может производится при помощи бензопил и специализированных машин. В данной работе мы рассматриваем заготовку круглых лесоматериалов так как, такая заготовка имеет более высокую производительность, чем заготовка с применением бензопил.

Сортиментная заготовка при использовании системы машин «харвестер - форвардер», имеет ряд преимуществ за счет того что, эта технология меньше воздействует на окружающую среду. Основные аргументы следующие: меньшее количество машин в лесу обеспечивает меньшее уплотнение грунта, снижение повреждения корневой системы растущих деревьев, оставляемые в лесу порубочные остатки улучшают питание почвы, делают вырубленную лесосеку более привлекательной.

На основании этих преимуществ в данной работе для дальнейших расчетов была принята сортиментная заготовка круглых лесоматериалов при помощи специализированой техники.

Схема разработки лесосеки

К лесосечным работам относят валку деревьев, трелевку, очистку деревьев от сучьев, раскряжевку хлыстов, сортировку, штабелевку и погрузку. Совокупность этих операций, определенная последовательность технологических элементов и приемов работы, их взаимосвязь и влияние и образуют понятие — технологический процесс лесосечных работ. В результате лесосечных работ получают продукцию в виде деревьев, хлыстов, сортиментов и щепы(в данной работе сортименты). Начальным объектом труда в этом случае является лесосечный фонд, объединяющий лесосеки. Работы на лесосеке заканчиваются погрузкой сортиментов на подвижной состав лесовозных дорог.

При заготовке древесины возможны различные способы разработки лесосек. Каждый способ должен обеспечивать высокую производительность труда, максимальную выработку на механизмы, наименьшую себестоимость заготовки леса и лучшую сохранность подроста. Количество возможных сочетаний вариантов разработки лесосек и их элементов в виде схем и описаний делянок и пасек может быть очень большим. Для их анализа и изучения выделяют три основных уровня технологического процесса лесосечных работ: на уровне всей лесосеки, на уровне бригадной делянки и на уровне пасеки.

На первом уровне способы разработки лесосек отличаются схемами размещения лесовозных усов, трелевочных волоков и погрузочных пунктов, размерами и последовательностью разработки делянок и пасек.

На плане лесосеки обозначают делянки, пасеки, волоки, верхние лесосклады, направления и последовательность движения рабочих и машин, зоны безопасности, лесовозные усы и места размещения оборудования.

Основными собирающими путями заготовленного леса являются лесовозные усы. Их размещение зависит от размеров лесосеки, рельефа и почвенно-грунтовых условий, стоимости строительства и содержания усов, вида трелевочных средств и способа разработки делянок. Усы размещают внутри контура, по границе и вне лесосеки представлены на рисунке 4.1

а,б – тупиковые; в – кольцевая; г – с ответвлениями; д,е по границе вне лесосеки.

Рисунок 4.1 – Схемы прокладки усов

Их прокладывают по тупиковой схеме вдоль длинной или короткой стороны лесосеки, по кольцевой схеме или с ответвлениями. Посредине лесосек шириной 500 м прокладывают один тупиковый ус. При вывозке по лесовозным дорогам, не требующим больших затрат на строительство и содержание (например, по грунтовым или снежным), на лесосеках шириной 1000 м и более целесообразна прокладка двух и более тупиковых усов вдоль одной из сторон. Кольцевая схема предусматривает соединение двух тупиковых усов; ее применяют при вывозке по лесовозным дорогам, не требующим больших затрат на строительство и содержание в нашей стране не получила широкого распространения.

Устройство усов с ответвлениями позволяет отказаться от разъездов и разворотных петель у погрузочных пунктов; такие усы целесообразны на пересеченной местности, где затруднена прокладка двух параллельных усов. По границе устраивают усы на лесосеках шириной 100...250 м. При небольших размерах лесосеки и наличии дорог общего пользования или ранее построенных рядом с лесосекой верхний лесосклад и лесопогрузочный пункт можно расположить вне контура лесосеки. Транспортирование леса к нему осуществляют по магистральному волоку, проложенному на лесосеке и вне ее вместо лесовозного уса. При этом возможно устройство двух лесоскладов: одного на лесосеке после первой стадии трелевки, второго — у лесовозной дороги после второй стадии трелевки. На второй стадии трелевки целесообразна трелевка колесными тракторами.

Способы разработки делянок (второй технологический уровень) зависят от места размещения верхнего лесосклада или лесопогрузочного пункта и схем расположения трелевочных волоков. Лесовозный ус прокладывают обычно вдоль одной из сторон делянок. Это исключает переезды трелевочной машины через лесовозную дорогу. Положение лесопогрузочного пункта относительно делянки зависит от вида лесовозного транспорта и способа трелевки(подвоза).

Размеры делянок зависят от размера лесосеки и числа бригад на мастерском участке. Делянки располагают с одной стороны уса, ширина их зависит от числа усов и схемы их расположения. Ширину делянки принимают равной половине ширины лесосеки, если ус проходит посередине последней, и равной ширине лесосеки, если он проходит по ее краю. Длина делянки (или ее стороны вдоль уса) зависит от затрат на устройство верхних лесоскладов. При вывозке сортиментов устройство последних требует значительных затрат; их размещают на расстоянии 400...500 м друг от друга. При современной технологии длину бригадных делянок обычно принимают равной 200...300 м.

Способы разработки пасек (третий технологический уровень) различаются шириной пасечных лент, последовательностью их освоения, направлениями валки деревьев и обрезки сучьев и движения вальщика или валочной машины. Ширина и длина пасек зависят: от размера деревьев на лесосеке, способов рубки и трелевки (деревья или хлысты, за комель или за вершину); типа и параметров технологического оборудования, применяемого на валке и трелевке; наличия подроста; почвенно-грунтовых условий; сезона; организации труда в лесосечной бригаде.

Ширина пасек при валке деревьев бензопилами и трелевке тракторами с чокерным оборудованием назначается в зависимости от способа трелевки, места обрезки сучьев и почвенно-грунтовых условий. При средней длине дерева Н ширина пасеки В, включая волок, определяется по формуле

где а - угол между волоком и продольной осью хлыста.

В зависимости от способа разработки В = 25...50 м. Длина пасек при параллельной схеме расположения волоков равна ширине делянки и может быть от 100 до 500 м.

Пасекам придают правильную форму, обычно в виде прямоугольника. Эта форма удобна и для разбивки волоков и для последующей работы на пасеке. При пересеченном рельефе и трудных почвенно-грунтовых условиях это требование для пасек не обязательно.

При машинной валке работа ведется на пасеках, ширина которых значительно меньше, чем ширина пасек при валке бензопилами. Харвестеры оборудованием разрабатывают полосу шириной 12...15 м. Эти полосы называют не пасеками, а лентами. Их разрабатывают за один проход валочной машины, т. е. волока практически не образуется.

Выбор системы машин

Исходя из природно-производственных условий для выполнения запроектированного технологического процесса лесосечных работ, могут быть применены разные системы машин и механизмов. Один и тот же технологический процесс лесосечных работ может быть реализован несколькими системами машин. Результат в каждом случае будет различным с точки зрения эффективности. Наиболее эффективной будет система машин, обеспечивающая наиболее высокую производительность труда и минимальные эксплуатационные или приведенные затраты.

Выбранная система машин должна соответствовать следующим требованиям:

• иметь (предпочтительно) сходную базу (базовую машину);

• иметь одинаковые или кратные производительности;

• выполнять схожие технологические операции.

Поэтому, исходя из выше приведённых требований принимаем систему машин, включающую в себя следующие машины (таблица 4):

Таблица 4 – Система машин для работы на лесосеке

Сортименты
Наименование работ и технологических операций	Место, способ, условия выполнения	Марка машин и оборудования	Норма выработки на смену, м3	Производительность на смену, м3
Валка, обрезка от сучьев, раскряжовка	Лесосека, Без корней,	Харвестер	81	85
Трелевка, подвоз на верхний склад	Лесосека,Безчокерная	Форвардер	81	85