3. Технология лесосечных работ

3.1 Описание выполняемых технологических операций и выбор оборудования для их выполнения в зависимости от системы рубок. Формирование систем машин для каждой группы лесов. Годовая программа работ для каждой системы машин.

В основные операций лесосечных работ входят:

валка леса;

трелёвка леса;

очистка деревьев от сучьев;

раскряжёвка;

погрузка леса.

Валка – это процесс спиливания (срезания) и сталкивание деревьев на землю, в приемное устройство машин или укладки их в пакеты.

В зависимости от применяемого оборудования различают механизированную валку ручным механизированным инструментом и машинную многооперационными и специализированными машинами.

Технологический процесс работы вальщика состоит из следующих операций:

осмотр дерева;

подготовка рабочего места;

подпил;

срезание и сталкивание дерева в заданном направлении;

переход к следующему дереву.

Трелёвкой называется перемещение деревьев, хлыстов или сортиментов от места валки на лесопогрузочный пункт (верхний склад), расположенный у уса или ветви лесовозной дороги.

Процессу трелевки предшествует формирование деревьев, хлыстов или сортиментов в пачки, если эта операция не была выполнена заранее с помощью пакетирующей или валочно-пакетирующей машины.

Трелевка позволяет сократить протяженность временных дорог (усов) и таким образом уменьшить расходы на транспортную подготовку к лесозаготовкам.

Для трелевки используются тракторы, многооперационные машины и различного рода канатные установки.

Очистка деревьев от сучьев производится на пасеке, трелевочном волоке, лесопогрузочном пункте и на лесопромышленном складе. Процесс очистки деревьев от сучьев заключается в отделении сучьев от ствола, а также в сборе их для последующего использования, оставлении на месте или сжигание.

Очистка деревьев от сучьев может выполняться срезанием режущими устройствами (пильными цепями, ножами, фрезами) и обламыванием (жесткими разделителями или канатными петлями). Обламывание сучьев используется в машинах редко, т. к. качество очистки получается неудовлетворительное.

Основное требование к качеству очистки – удаление сучьев заподлицо с поверхностью ствола, выполняется срезанием. При этом качество срезания не зависит от погодных условий.

Процесс поперечного деления хлыстов на сортименты в соответствии с требованиями ГОСТа на лесопродукцию называется раскряжевкой.

Раскряжевка хлыстов может выполняться на лесосеках, лесопогрузочных пунктах или нижних складах, биржах сырья деревоперерабатывающих предприятий, потребляющих в качестве сырья хлысты. Место выполнения раскряжевки определяется принятым технологическим процессом. При вывозке хлыстов или деревьев раскряжевка производится на нижнем складе. В этом случае трудоемкость выполнения операции уменьшается, появляется возможность использования высокопроизводительных стационарных автоматизированных раскряжевочных установок.

При вывозке сортиментов раскряжевка производится на лесосеке или лесопогрузочном пункте (верхнем складе). Такая технология применяется: при вывозке непосредственно на склады потребителей, к мелким рекам с молевым сплавом древесины; при вывозке по дорогам с малым радиусом кривых или с крутыми подъемами и спусками; возможна также при выполнении рубок ухода, строительстве дорог, трасс под линии электропередач и т. д.

При вывозке сортиментов раскряжевка хлыстов на лесосеке может выполняться переносными моторными инструментами или специальными многооперационными машинами.

Погрузка леса представляет собой процесс захвата, перемещения и укладки на подвижной состав деревьев, хлыстов или сортиментов.

В зависимости от принятого технологического процесса погрузку хлыстов, деревьев или сортиментов можно вести поштучно, пачками небольшого объема и крупными пакетами, равными по объему грузоподъемности единицы подвижного состава.

Процесс погрузки заключается в захвате, перемещении и укладке древесины на подвижной состав лесовозных дорог, при этом могут быть использованы различные машины и установки. Они должны удовлетворять следующим основным требованиям: быть приспособлены к работе с крупногабаритными грузами; производить формирование пачки как с площадок, так и из штабеля; обеспечивать подъем и подтаскивание груза к месту укладки; иметь достаточную грузоподъемность подвижного состава; не требовать больших трудозатрат на монтажно-демонтажные работы; обеспечивать безопасность труда и сохранность подвижного состава при выполнении погрузки.

На погрузке древесины могут применяться следующие типы машин и оборудования: стреловые краны и установки, упрощенные кабельные краны, челюстные лесопогрузчики, самопогружающиеся автопоезда. При выборе погрузочных средств должны быть учтены почвенно-грунтовые условия, рельеф местности, суточное задание на вывозке, вид погружаемых лесоматериалов, тип лесовозного транспорта.

Для I системы машин выбираем:

- валка, раскряжевка: бензиномоторная пила Husqvarna 394 XP;

- обрезка сучьев: бензиномоторная пила Husqvarna 242 XP;

- трелевка: трелевочный трактор ТТ-4.

Для II системы машин выбираем:

- валка, раскряжевка, обрезка сучьев: харвестер Valmet 911;

- трелевка: форвардер «Valmet 840».

Техническая характеристика: Husqvarna 394XP

Объём двигателя, см3	93.6
Мощность двигателя, кВт	5.2
Вес (без шины и цепи), кг	7.9
Топливный бак, л	0.9
Бак для масла, л	0.5
Длина шины, см	46-105
Шаг цепи	0.404

Техническая характеристика: Husqvarna 242 XP

Объём двигателя, см3	42
Мощность двигателя, кВт	2,3
Вес (без шины и цепи), кг	4,7
Топливный бак, л	0.52
Бак для масла, л	0.5
Длина шины, см	45

Техническая характеристика: трелевочный трактор ТТ-4

Эксплуатационная мощность двигателя, кВт	80,9
Частота вращения коленчатого вал, об/мин	1600
Удельный расход топлива при номинальной эксплуатационной мощности, г/кВт*ч	250
Дорожный просвет, мм	490
Колея, мм	2000
Удельное давление на грунт, кгс/см2	0,45
Ширина гусениц, мм	500
Вместимость топливного бака, л	135
Тяговое усилие лебедки, кН	9,7
Габаритные размеры, мм	6000х2500х2750
Масса конструктивная, кг	12800

Техническая характеристика форвардера «Валмет-840»

Модель	840
Грузоподъемность, кг	11000
Площадь грузового отсека, м2	4,0
Масса, кг	11700
Дорожный просвет, мм	540
Крутящий момент, Нм при 1300 об/мин	630
Тяговое усилие, кН	132
Мощность двигателя, кВт	V-420DW 94

Техническая характеристика харвестера «Валмет-911»

Модель	911
Назначение	Сплошные рубки
Масса, кг	13700
Дорожный просвет, мм	640
Тип и мощность двигателя, кВт	Valmet 620 DS 130
Крутящий момент, Нм при 1400 об/мин	630
Тяговое усилие, кН	132
Тип ЗСУ	Valmet 960-II

3.2 Обоснование способа разработки лесосек и пасек.

Под технологической схемой разработки лесосеки или делянки понимается её план, на котором показано размещение лесовозных путей, лесопогрузочных пунктов и пасек, и последовательность их разработки, пасечных и магистральных, трелевочных волоков.

При составлении схемы лесосек, прежде всего, начинается схема транспортного освоения, т.е. выбирается число и расположение лесовозных усов на лесосеке. В зависимости от размеров лесосеки возможны различные схемы расположения усов. Также должно устанавливаться размер пасек, число и расположение волоков и лент на лесосеке. При выборе размеров пасек следует стремиться к тому, что переходы рабочих и машин были наименьшими и трелевочные машины могли собирать пачки, не покидая волока, и обеспечивая сохранение подроста.

Освоение лесосеки начинается с разработки погрузочных площадок, магистральных и пасечных волоков. Валку деревьев на валке начинают с ближнего конца в направлении вершинами в сторону трелевки (погрузочного пункта). При отсутствии подроста допускается в отдельных случаях трелевка деревьев комлями вперед, а валка деревьев – вершинами в обратную сторону.

Часть территории лесного фонда, закрепленная на установленный срок лесозаготовительным предприятием, называется лесосырьевой базой, которая обеспечивает бесперебойную работу предприятия в течение всего срока действия.

Участок спелого леса, отведенного для лесозаготовительных работ, называется лесосекой.

Для удобства разработки лесосеку делят на делянки, пасеки, ленты.

Делянка – часть лесосеки, закрепляемая за бригадой рабочих. Если лесосека невелика и в ней работает одна бригада, то понятие лесосеки и делянки совпадают. Часть делянки, с которой поваленные деревья или хлысты трелюют по одному трелевочному волоку, называется пасекой.

Первая система машин

При валке деревьев бензиномоторными пилами и трелевке их тракторами выбор способов разработки пасек имеет большое значение. Лесосеки и пасеки необходимо разрабатывать с наименьшими затратами и наибольшим количеством сохраненного подроста. Основной технологической схемой для лесосечных бригад является разработка лесосек методом узких пасек. Только работая по этой схеме, можно обеспечить лесовозобновление (благодаря сохранению подроста) с минимальными затратами. При таком способе валки деревьев сохраняется до 70% подроста находящегося на лесосеки. Это достигается направленной валкой деревьев.

По этому методу, делянка разбивается на пасеки шириной равной средней высоте древостоя – 25 м. Посередине каждой пасеки прокладывается волок. Деревья валят бензиномоторной пилой Хускварна 394ХР вершинами по направлению к волоку. После отхода вальщика на безопасное расстояние (50 м) или перехода его на другой волок обрубают сучья, трелюют сортименты на ТТ-4. Ширина трелевочного волока равна 5 м.

Вальщик, переходя от дерева к дереву, перемещается поперек полупасеки от волока к середине пасеки, а затем обратно и т.д. Вальщик стремится валить дерево таким образом, чтобы его вершина попадала на волок, а угол между деревом и волоком был не больше 30 . Валка деревьев вершинами на волок уменьшает повреждаемость подроста и одновременно облегчает сбор сучьев. Вальщик должен также в процессе валки учитывать расположение подроста, особенно куртин.

При удалении вальщика на расстояние более 50 м. или переходе его на другую пасеку обрубщики сучьев приступают к обрезке сучьев, используя бензопилу «Хускварна-242XP». Сучья остаются на волоке, а сучья, которые обрублены с деревьев частично на пасеке, переносятся на волок. Собранные сучья уплотняются ТТ-4 при трелевке.

После обрезки сучьев, хлысты подвергаются трелевке на верхний склад при помощи ТТ-4.

После разработки первой полупасеки разрабатывается вторая и т.д.

Вторая система машин

Во втором случае, лесосека разрабатывается с использованием машинной валки деревьев, позволяющей полностью механизировать процесс и исключить в нем ручной труд. Лесосека разрабатывается лентами шириной 15 м. Валмет-911 движется посередине ленты, срезая деревья вокруг себя в радиусе вылета стрелы. Деревья харвестер разделяет на сортименты и форвардер трелюет уже готовые пакеты сортиментов.

3.3 Состояние технологических схем выполнения лесосечных работ для каждой группы лесов, на которые показывают: планы лесосек с нанесением лесовозных усов, погрузочных площадок и делянок; планы делянок с нанесением границ пасек, магистральных и пасечных волоков, погрузочных площадок и порядок разработки пасек(лент); схемы погрузочного пункта с расположением основного и вспомогательного оборудования и механизмов.

Составление технологических схем выполняется на листах формата А1 для каждой системы машин, на которых показано: планы лесосек с нанесением лесовозных усов, погрузочных площадок и делянок; планы делянок с нанесением границ пасек, магистральных и пасечных волоков, погрузочных площадок и порядок разработки пасек (лент); схемы погрузочного пункта с расположением основного и вспомогательного оборудования и механизмов.

3.4 Определение среднего расстояния трелевки.

L=(ka a+kb b)kуд,

где L – среднее расстояние трелевки, м;

ka, kb – коэффициенты, учитывающие схему расположения волоков на лесосеке

a, b – длина и ширина лесосеки, м;

kуд – коэффициент удлинения расстояния трелевки, k_уд =1,1…1,4.

I система машин:

L₁ = (0,25 · 230 + 0,25 · 220) ·1,2 = 135 м

II система машин:

L₂ = (0,25 · 500 + 0,25 · 500) · 1,2 = 300 м

3.5 Определение суточного и сменного объема работ для каждой группы лесов и каждой системы машин.

Суточный объем работ Qсут (м) для каждой системы машин рассчитывается по формуле:

Qсут=Qi/N,

где N – число дней работы для данной системы машин.

Сменный объем работ Qсм (м³)для каждой системы машин рассчитывается по формуле:

Qсм= Qсут/n,

где n – число смен работы для данной системы машин (при механизированной валке n=1).

I система машин:

Лесосечные работы:

Qсут=88000/286=307,7 м

Qсм=307,7/1=307,7 м³

Транспортные работы:

Qсут=88000/225=390 м

Qсм=390/1=390 м³

II система машин:

Лесосечные работы:

Qсут=196000/286=685,3 м

Qсм=685,3/1=685,3 м³

Транспортные работы:

Qсут=196000/225=871 м

Qсм=871/1=871 м³

3.6 Суточное задание бригаде Qбр (м³), сформированной на базе каждой системы машин, определяется по формуле:

Qбр=nмHтKсKу,

где nм – число ведущих механизмов в бригаде, шт;

Hт – норма выработки на машино-смену, м³/см;

Kс – коэффициент сменности;

Kу – коэффициент перевыполнения норм выработки, Kу=1,10…1,15.

Нормы выработки двух систем машин:

Операции	I система машин		II система машин
	Марка	Нт	Марка	Нт
Валка	Husqvarna 394 XP	69	Valmet 911	176,4
Раскряжевка	Husqvarna 394 XP	68
Обрезка сучьев	Husqvarna 242 XP	48
Трелёвка	ТТ-4	79	Valmet 840	126

I система машин:

Qбр=1·79·1·1,1=86,9 м³

II система машин:

Qбр=1·176,4·1·1,1=194,04 м³

3.7 Расчет производительности ведущего механизма.

В первой систем машин ведущим механизмом является трелевочный трактор ТТ-4.

Сменная производительность ТТ-4:

где T_см – время смены, с;

t_ц – время цикла, с;

С₂ – коэффициент использования рабочего времени;

Q₀ – средний объем пачки, м³

где t₁ – время загрузки, с;

t₂ – время разгрузки, с;

t_р – рабочее время, с;

t_х – время холостого хода, с;

где a,b,c – постоянные коэффициенты, a=5,0, b=0,4, c=1,6;

М – средний запас леса на 1 га.

Q_х- средний объем одного хлыста, м³.

сек

сек

,

где l_ср – среднее расстояние трелевки;

V_рх, V_хх – скорость рабочего и холостого хода.

,

сек

;

Во второй системе машин ведущим механизмом является харвестер Valmet 911.

Сменная производительность Valmet 911:

где Т_см – продолжительность рабочей смены, сек;

t_пр=3600 сек – регламентированные простои;

V_х=0,28м³ – средний объем хлыста;

Т_ц – продолжительность цикла, сек

T_ц = t_c + t_p + t_n + t₀,

где

t_c – время на срезание дерева, с;

t_p – время на очистку дерева от сучьев и его раскряжевку, с;

t_n – время на переезды харвестера от одного дерева к другому, с;

t₀ – время приведения технологического оборудования в рабочее положение, с.

3.8 Число бригад nбр (шт.) в каждой категории лесов на базе каждой из принятых систем машин составит:

где N – число дней работы бригады, число бригад в каждой категории лесов может быть разным в зависимости от числа дней работы.

1 система машин

nбр = 307,7/86,9=4 бригады

2 система машин

nбр = 685,3/194,04=4 бригады

3.9 Формирование состава лесосечных бригад.

Для расчета числа рабочих в лесосечной бригаде для каждой из принятых систем машин следует использовать табл.1

Состав операций в каждой группе леса от принятого технологического процесса и систем машин.

Погрузка леса может выполняться отдельным функциональным звеном( при вывозке деревьев и хлыстов) или манипулятором лесовозного автопоезда(при вывозке сортиментов)

Таблица 1

Расчет числа рабочих в лесосечной бригаде

Системы машин	Выполняемые операции	Задание бригаде, м³	Марка машины	Норма выработки, м³	Число рабочих
					по норме	принятое
I	Валка	86,9	Husqvarna 394 XP	69	1	1
	Обрезка сучьев		Husqvarna 242 XP	48	3	3
	Раскряжевка		Husqvarna 394 XP	68	1	1
	Трелевка		ТТ-4	79	1	1
	Всего в бригаде				6	6
II	Валка	194,04	Valmet 911	176,4	1,1	1
	Обрезка сучьев
	Раскряжевка
	Трелевка		Valmet 840	126	2	2
	Всего в бригаде				3	3

Принятое число рабочих должно быть рано или меньше числа рабочих по норме.

3.10 Расчет числа рабочих

Для расчета числа рабочих, необходимых для выполнения годовой программы лесосечных работ, используем табл.2

Таблица 2

Потребное число рабочих на предприятии

Системы машин	Профессия рабочего	Число рабочих в бригаде, чел	Число бригад	Всего напредприятии, чел	Трудозатраты, чел.-дн.
I	Вальщик	1	4	4	1144
	Обрезчик сучьев	3		12	3432
	Чокеровщик	1		4	1144
	Тракторист	1		4	1144
	Раскряжевщик	1		4	1144
	Разметчик	1		4	1144
	Раскатчик	2		8	2288
II	Оператор харвестера	1	4	4	1144
	Оператор форвардера	1		4	1144
			Всего	48	13728

Суммарные трудозатраты определяются как произведение принятого числа рабочих на число дней работы в году.

3.11 Потребное число машин и оборудования

Расчет количества машин и оборудования, необходимое для выполнения годового задания ведется по табл.3.

Таблица 3

Потребное число лесосечных машин на предприятии

Система машин	Наименование и марка оборудования	Потребность в оборудовании
		в бригаде				на предприятии
		в работе	в резерве	в ремоте	Итого	в работе	в резерве	в ремонте	Итого
I	Husqvarna 394 XP (валка+ раскряжевка)	2	1	1	4	8	4	2	14
	Husqvarna 242 XP	3	1	1	5	12	6	4	22
	ТТ-4	1	0	0	1	4	1	1	6
II	Valmet 911	1	0	0	1	4	1	1	6
	Valmet 840	1	0	0	1	4	1	1	6

При проектировании резервных машин и оборудования учитываются следующие нормативы: на 2 работающих механизма проектируется 1 резервный, на 4 машины – 1 резервная. Чтобы найти количество машин в ремонте нужно умножить количество машин в работе на 0,3.