1. Лесосечные работы и их механизация

1.1 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.

В нашем случае мы будем использовать следующий технологический процесс при сплошных рубках:

а) валка;

б) трелевка;

в) очистка стволов от сучьев;

г) погрузка;

Такая последовательность работ способствует сосредоточению всей кроны в одном месте, что позволяет не очищать лесосеку по завершении работ. Однако недостатком такого состава операций является снижение производительности при трелевке деревьев (меньшее количество стволовой древесины на этом этапе технологического процесса).

Валку будем производить бензомоторной пилой марки “Husqvarna” модели 365 (с мощностью двигателя 4,0 кВт), обрезку сучьев – бензомоторной пилой “STHIL” (с мощностью двигателя 1,2 кВт) модель 185, трелевку – трактором ТТР 401М, погрузку самопогружающейся лесовозной машиной.

Форма организации труда. Основной формой организации труда на лесосечных работах является лесозаготовительная комплексная бригада. Комплексная бригада выполняет весь комплекс лесосечных работ. В нашем случаи 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 ирабочими).

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 при сплошных рубках находим по формуле 1.1:

n_л/с = Q₂ ∙ 10000/a ∙ b ∙ q, (1.1)

где Q₂ – объем производства на расчетный год, м³;

а – ширина лесосеки, м;

b –длинна лесосеки, м;

q – средний запас древесины па один га вырубленной площади, м³/га.

n_л/с = 7000 ∙ 10000/100 ∙ 420 ∙ 150 = 11 шт.

2)число лесосек при постепенных рубках находим по формуле 1.2:

n _л.п. = Q₂ ∙ 10000/a ∙ b ∙ q ∙ c, (1.2)

где Q₂ – объем производства на расчетный год, м³;

а – ширина лесосеки, м;

b –длинна лесосеки, м;

q – средний запас древесины па один га вырубленной площади, м³/га;

с –коэффициент, учитывающий долю вырубаемой древесины за проектируемый прием рубки, для лесов второй группы он численно равен 0,34.

n _л.п. = 7000 ∙ 10000/140 ∙ 250 ∙ 250 ∙ 0,5 = 16 шт.

Определим суточное и сменное задания на лесосечных работах и на вывозке. Суточное задание для сплошных рубок найдем по формуле 1.3:

Q _сут.л/с = Q_год/А_р.л/с , м³, (1.3)

где А_р.л/с – число дней на лесосечных работах.

Q _сут.л/с = 14000/210=67,0 м³.

Суточное задание для постепенных рубок:

Q _сут.л.п = 14000/210 = 67,0 м³.

На вывозке суточное задание найдем по формуле 1.4:

Q_сут.в. = Q_год/А_р.в, м³, (1.4)

где А_р.в – число дней работы на вывозке.

Суточное задание на вывозке для сплошных рубок составит:

Q_сут.в. = 14000/170 = 82,0 м³,

а для постепенных рубок:

Q_сут.в. = 14000/170 = 82,0 м³.

Сменные объемы для лесосек соответственно будут найдены по формуле 1.5.

Q_см.л/с = Q_сут.л/с /n_л/с, м³ , (1.5)

где n_л/с – сменность работы на лесосеке.

Для сплошных рубок сменный объем составит:

Q_см.л/с =67,0/1 = 67,0 м³.

Для постепенных рубок сменный объем составит:

Q_см.л.п = 67,0/1 = 67,0 м³.

На вывозке сменные задания определяются по формуле 1.6.

Q_см.в. = Q_сут.в./ n_в, м³, (1.6)

где n_в – сменность работы на вывозке.

Сменное задание на вывозке для сплошных рубок составит:

Q_см.в. = 82,0/1 = 82,0 м³,

а для постепенных:

Q_см.в. = 82,0/1 = 82,0 м³.

Площадь одной лесосеки и запас на ней определяется по формулам 1.7 и 1.8 соответственно:

F = a ∙ b/10000, га; (1.7)

Q=a ∙ b ∙ q/10000, м³. (1.8)

Площадь одной лесосеки для сплошных рубок и запас на ней составили:

F = 420 ∙ 100/10000 = 4,2 га,

Q = 420 ∙ 100 ∙ 150/10000 = 630 м³.

Площадь одной лесосеки для постепенных рубок и запас на ней составили:

F = 250 ∙ 140/10000 = 3,5 га,

Q = 250∙ 140 ∙ 250/10000 = 875 м³.

Определим длину и ширину пасеки.

Длина пасеки определяется исходя из схемы размещения трелевочных волоков в зависимости от ширины лесосеки. Ширину пасеки для сплошных рубок принимаем равной 2 максимальным вылетам стрелы гидроманипулятора, эта величина в нашем случае составляет 16 м.

Ширину лесосеки определим по формуле 1.9:

В = 2Н ∙ sinα + в_вол, м, (1.9)

где Н – средняя высота деревьев на лесосеке, м;

α – угол между волоком и поваленными деревьями, град;

в_вол – ширина пасечного волока, м.

Таким образом, ширина пасеки на лесосеках для сплошных рубок составляет:

В =2 ∙ 25 ∙ sin1+ 5 = 50 м, .

Для постепенных рубок следовательно:

В =2 ∙ 25 ∙ sin1+ 4 = 50 м, .

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 сплошных и постепенных рубках примем равной ширине лесосек, что для нашего варианта составит 100 и 300 м соответственно.

Среднее расстояние трелевки определяется по формуле 1.10 исходя из схемы разбивки лесосеки на делянки и схемы размещения трелевочных волоков на них:

l_ср = (K₁ × a + K₂× b) × K₀ (1.10)

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 = 1,1

l_{ср с/р} = (0,5 ×420 + 0,5 × 100) × 1,1 = 286 м

l_{ср п/р} = (0,5 ×250 + 0,5 × 140) × 1,1 = 215 м – это расстояние не превышает максимально допустимое – 300 м , значит оптимальным решением будет создание одного погрузочного пункта.

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 и 1.2.

Табл. 1.1 - Объем подготовительных работ и трудозатраты на их выполнение при проведении сплошных 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	Потреб-ное кол-во чел.-дн. на все лесосеки
Разметка границ пасек и волоков	км	0,74	2,0	0,37	11	4,07
Уборка опасных, сухих деревьев	га	4,2	1,8	2,3	11	25,3
Подготовка магистральных волоков для трелевки	км	0,32	0,06	5,3	11	58,3
Устройство погрузочной площадки	шт	1	0,75	1,33	11	14,67
Подготовка мест стоянок	га	0,25	0,2	0,05	11	0,55
Устройство навеса	шт	1	0,25	4	11	44
Итого						146,89

Табл. 1.2 - 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	Потреб-ное кол-во чел.-дн. на все лесосеки
Разметка границ пасек	км	0,4	2,0	0,2	16	3,2

Продолжение таблицы 1.2

Уборка опасных, сухих деревьев	га	3,5	1,8	2,19	16	35
Подготовка магистральных волоков для трелевки	км	0,15	0,06	2,5	16	40
Устройство погрузочной площадки	шт	1	0,75	1,33	16	21,28
Подготовка мест стоянок	га	0,25	0,2	0,05	16	0,8
Устройство навеса	шт	1	0,25	4	16	64
Итого						164,28

Общие трудозатраты на выполнение подготовительных работ составили 311,17 человеко-дня по сплошным и постепенным 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 311,17/ 180 =1,73 – принимаем 2 человека, 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 (1.11)

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_с/р = 7000 × 1,15 × 1,2 / 100 × 150 × 0,1 × 1,3 = 4,95 км/год

L_п/р = 7000 × 1,15 × 1,2 / 100 × 250 × 0,28× 1,3 = 1,06 км/год

Количество рабочих в дорожно-строительной бригаде определяется из выражения:

n_p =L × N / Д_р (1.12)

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

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

n_{p c/p} = 4,95× 50 / 180 = 2чел.

n_{p п/p} = 1,06× 50 / 180 = 2 чел.

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

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