1 Лесосечные работы и их механизация

1. Выбор и обоснование технологического процесса, системы машин и формы организации труда

Выбор и обоснование технологического процесса.

Технологический процесс состоит из совокупности приемов и способов заготовки древесного сырья. Каждая фаза процесса состоит из операций, непосредственно связанных с обработкой и транспортировкой заготовленного древесного сырья.

Мы можем использовать следующий технологический процесс:

Валка → Трелевка → Очистка стволов от сучьев → Погрузка.

Такая последовательность работ способствует сосредоточению всей кроны в одном месте, что позволяет не очищать лесосеку по завершении работ. К тому же она является более удобной при применении валочно-пакетируюшей машины. Однако недостатком такого состава операций является снижение производительности при трелевке деревьев (меньшее количество стволовой древесины на этом этапе технологического процесса).

Я буду использовать следующий технологический процесс, состоящий из следующих операций:

Валка → Очистка стволов от сучьев → Трелевка → Погрузка

С помощью данного технологического процесса мы увеличим производительность при трелевке хлыстов.

Валка деревьев при проведении постепенных рубок будет производиться ручным механизированным инструментом, срезающим органом которого является цепной пильный аппарат, основным его узлом является пильная цепь. В нашем случае – это бензиномоторная пила STIHL MS 290 (мощность двигателя 3,0 кВт), очистка ствола от сучьев проводится также бензомоторной пилой STIHL MS 260.

Трелевка будет производиться трактором с чокерным захватом – ТТР-401.

При очистке деревьев от сучьев на погрузочном пункте можно предусмотреть дальнейшее использование растительной биомассы в качестве технологической щепы. При постепенных рубках необходимо проводить очистку лесосеки от порубочных остатков.

Форма организации труда. Основной формой организации труда на лесосечных работах является лесозаготовительная комплексная бригада. Комплексная бригада выполняет весь комплекс лесосечных работ. В нашем случае необходимо взять укрупненную комплексную бригаду. Производительность труда в них выше благодаря возможности более полного использования машин и рабочего времени (уменьшаются внутрисменные простои, время перебазировок из лесосеки в лесосеку сокращается до минимума, т. к. возможно маневрирование

машинами и рабочими).

Способ вывозки в соответствии с заданием будем осуществлять хлыстами.

Способ разработки лесосек – с сохранением подроста.

1.2 Расчет количества лесосек, размеров лесосек и среднего расстояния трелевки.

Для определения количества лесосек, потребных для выполнения годового задания необходимо выполнить следующие расчеты:

1. число лесосек:

n_с = Q₂×10000/(a×b×q×с)

где Q₂ – объем производства на расчетный год, м³;

a – ширина лесосеки, м;

b – длина лесосеки, м;

q – средний запас древесины на 1 га вырубленной площади, м³/га.

с – коэффициент, учитывающий долю вырубаемой древесины за проектируемый прием рубки, в нашем случае она составляет 40 %, т. е. с = 0,4

n_{п/р =} 36000×10000/(150×200×180×0,4) = 167

Определение суточного и сменного задания на лесосечных работах и на вывозке:

Q_{cут. л/с}=Q_год/A_{р л/с}, м³

Q_{cут. в}=Q_год/A_{р в}, м³

где А – число рабочих дней на лесосечных работах (вывозке);

Q_год – объем годового задания, м³.

Q_cут.п/с=36000/220 = 163,64 м³

Q_{cут. в п/р}= 36000/210 = 171,46м³

Q_{cм. л/с}= Q_{cут. л/с}/n_л/с,

Q_{cм. в}= Q_{cут. в}/n _в, м³

где n_л/с, n _в – сменность работы соответственно на лесосеке и на вывозке.

Q_{cм. п/р}= 163,64/1=163,64 м³

Q_{cм. в п/р}=171,46/1 = 171,46 м³

Определение площади одной лесосеки и запаса на ней:

F=a×b/10000, га

F_п/р= 150×200/10000 = 3 га

Q=a×b×q/10000, м³

Q_п/р=150×200×180/10000 =540 м³

Для пасек определяются длина и ширина, в которую может войти и ширина пасечного волока.

Длина пасеки находится из схемы размещения трелевочных волоков исходя из ширины лесосеки а. Ширина пасеки при валке деревьев бензопилами и их трелевке трактором с чокерным оборудованием находится из выражения:

В = 2×Н×sinα+В_вол,

где Н – средняя высота древостоя, м;

α – угол между волоком и поваленными деревьями, в нашем случае равен 30⁰, т. к. при разработке лесосеки нужно сохранить подрост;

В_вол – ширина пасечного волока, м.

Таким образом, ширина пасеки на лесосеках с постепенными рубками составляет:

В = 2 ×25×sin 30⁰ + 5 = 30 м, т. е. разработка лесосек методом узких пасек.

Схема расположения волоков – параллельная, применяющаяся на равнинных лесосеках с удовлетворительной и хорошей несущей способностью грунтов при тракторной трелевке при сплошных и постепенных рубках.

Длину пасеки при постепенных рубках примем равной ширине лесосек, что составит 150 м.

Получаем на одной лесосеке: под рубку – 200/30 = 7 пасек размерами 30×150м.

Среднее расстояние трелевки определяется по формуле, исходя из схемы разбивки лесосеки на делянки и схемы размещения трелевочных волоков на них:

l_ср = (K₁ × a + K₂× b) × K₀

где K₁ и K₂ – коэффициенты, зависящие от схемы размещения трелевочных волоков;

K₀ – коэффициент изменения расстояния трелевки в связи с изменением рельефа, почвенно-грунтовых условий и других производственных факторов, K₀ = 1,2

l_{ср п/р} = (0,5 ×150 + 0,25 × 200) × 1,2 =150 м

3. Расчет объема подготовительных работ, трудозатрат на их выполнение и количество потребного оборудования

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. Их план составляется на основании материалов натурного изучения отведенного в рубку лесосечного фонда.

В подготовительных работах значительную часть занимает строительство лесовозных усов, которое обычно выполняется отдельной дорожно-строительной бригадой.

Состав и объем подготовительных работ (без учета строительства лесовозных усов) отображены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Объем подготовительных работ и трудозатраты на их выполнение при проведении постепенных рубок

Вид работ	Единицы измерения	Объем работ на одной лесосеке	НВ на чел.-дн.	Потребное кол-во чел.-дн. на одну лесосеку	Кол-во лесосек	Потребное кол-во чел.-дн. на все лесосеки
Разметка границ и осей волоков визированием и затескми на деревьях	км	0,9	2,0	0,45	167	75,2
Уборка опасных деревьев	га	3	1,8	1,7		283,9
Подготовка магистральных волоков	км	0,2	0,06	3,3		551,1
Устройство погрузочных пунктов	шт.	1	0,75	1,3		217,1
Итого						1127,3

Общие трудозатраты на выполнение подготовительных работ составили 1127 человеко-дня по рубкам.

Число рабочих в подготовительной бригаде находится делением всех трудозатрат на число рабочих дней, которое с учетом того, что подготовительные работы выполняются в бесснежный период года, принимается равным 180-200 дней. Таким образом получаем 1127/190 = 6 человек, т. е. столько нужно рабочих для выполнения годового объема подготовительных работ.

Для определения численного состава бригады по строительству лесовозных усов нужно установить протяженность этих усов, необходимых для освоения годичного лесфонда:

L = Q_г×K₁×K₂ /100×A×B×K₃

где Q_г – годовой объем лесозаготовок, м³;

К₁ – коэффициент, учитывающий необлесенные участки лесосырьевой базы (1,15 - 1,20);

К₂ – коэффициент, учитывающий сроки примыкания лесосек (1,2 - 2,0);

А – запас леса на 1 га, м³;

В – расстояние между усами, равное удвоенной ширине лесосеки, км;

К₃ – коэффициент,учитывающий использование усов прошлых лет (1,3 - 1,8).

L_п/р =36000×1,20×1,5/100×180×0,3×1,5=8 км/год

Количество рабочих в дорожно-строительной бригаде определяется из выражения:

n_p=L×N/Д_р

где N – трудозатраты на строительство 1 км уса (40 – 50 чел.-дн.);

Д_р – число рабочих дней (180 – 200 дней).

n_{p п/p} = 8×50/190=2,0 чел.

Что в сумме составит 2 человека для дорожно-строительной бригады.

Поскольку по расчетам для выполнения подготовительных работ необходимо 6 человек и для выполнения строительства лесовозных усов 2 человека, то целесообразно будет совместить эти работы и создать совмещенную бригаду. Для этого бригаду необходимо обеспечить 6 топорами, мерной лентой, буссолью, 4 бензиномоторными пилами, трелевочным трактором, бульдозером, скрепером, экскаватором и самосвалом.

Бульдозеры применяют для планировки земельных площадей. Они навешиваются на колесные или гусеничные трактора, предназначены для послойного срезания (5–15 см) разравнивания и перемещения на небольшие расстояния (50–100 м) грунта, гравия, щебня и других сыпучих материалов.

Скреперы предназначены для послойного срезания грунта с планировкой площади, устройства выемок и насыпей с перемещением грунта. Глубина резания скреперами на песчано-супесчаных грунтах равна 15–25 см, на более плотных 10 см. Рабочий цикл включает: срезку грунта с одновременным заполнением ковша, транспортировку, разгрузку грунта, транспортировку порожнего ковша, установку ковша в исходное положение.

Экскаваторы предназначены для копания и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал грунтов. Самосвалы вывозят ненужный грунт.

3. Определение сменного задания комплексной бригады исходя из норм выработки

Сменное задание устанавливается с учетом полной загрузки наиболее дорогостоящей машины, находящейся в распоряжении бригады. обычно это ВСРМ, ВТМ, ВПМ или же трелевочный трактор, если все остальные лесосечные операции выполняются бензопилами и другими простыми недорогими приспособлениями и оборудованием. Как правило, основная комплексная лесосечная бригада организуется на базе 2-3 многооперационных машин или трелевочных тракторов (укрупненная комплексная бригада).

Расчет нормы выработки на очистке стволов от сучьев ведется в зависимости от состава насаждения как среденевзвешенное:

при постепенных – 33,6×0,4+43,8×0,6=13,44+26,28=39,7 м³

Все необходимые расчеты приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Расчет сменного задания на лесосеках с постепенными рубками.

Операция	Норма выработки, м3	Сменное задание
Валка	121,0	91,2
Трелевка	45,6
Очистка стволов	39,7

3. Определение сменного задания комплексной бригады и ее технической оснащенности

Так как трелевочный трактор за смену не стрелюет объём древесины при валке, то чокеровку будет выполнять помощник моториста

Таблица 1.3 - Расчет количества рабочих в бригаде и необходимого количества механизмов на лесосеках с постепенными рубками.

Операция	Количество рабочих	Разряд	Количество машин	Марка оборудования
1	2	3	4	5
Валка	2	1/5 р 1/3 р.	1	STIHL MS 290
Очистка стволов	2	2/4 р	2	STIHL MS 260
Трелевка	2	1/5 р	2	ТТР-401
ИТОГО	6	5	5