С. Н. Долматов А. В. Никончук ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» всех форм обучения КРАСНОЯРСК 2022 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева С. Н. Долматов А. В. Никончук ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» всех форм обучения Красноярск 2022 1 УДК 630.31(075.8) ББК 43.90я73 Д64 Рецензенты: директор Э. В. САВЕЛЬЕВ (ООО «Красноярский центр строительства»); кандидат технических наук, доцент И. М. ЕНАЛЕЕВА-БАНДУРА (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева) Д64 Долматов, С. Н. Технология и оборудование лесозаготовок : учеб. пособие / С. Н. Долматов, А. В. Никончук ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Красноярск, 2022. – 96 с. В учебном пособии приведены рекомендации по обоснованию рациональной структуры технологического процесса и состава современных машин, оборудования и технологии лесосечных работ. Предлагаются способы решения этих задач в зависимости от объема производства и заданных природно-производственных условий. Изложена методика расчета производительности и потребного количества машин, механизмов и оборудования. Предназначено для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» всех форм обучения. УДК 630.31(075.8) ББК 43.90я73 © СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2022 © Долматов С. Н., Никончук А. В., 2022 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ............................................................................................. 4 1. Государственное лесное планирование, проект освоения лесов ........................................................................... 5 Контрольные вопросы и задания ............................................................ 8 2. Системы лесозаготовительных машин, выбор и обоснование .......................................................................................... 9 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 12 3. Основные работы (технологические расчеты) .......................... 13 3.1. Схема разработки лесосеки ........................................................ 13 3.2. Расчет сменной производительности оборудования ............................................................................... 15 3.3. Определение потребного количества оборудования и рабочих ............................................................. 40 3.4. Расчет потребного количества бригад ....................................... 43 3.5. Технологическая карта на разработку лесосеки ...................... 45 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 46 4. Подготовительные работы ............................................................. 47 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 51 5. Вспомогательные работы ............................................................... 52 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 56 6. Заключительные работы ................................................................ 57 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 60 7. Проектирование мероприятий лесовозобновления .................. 61 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 69 8. Комплектование бригад оборудованием, расчет расхода горюче-смазочных материалов, технология работ и технико-экономические показатели .................................. 70 Контрольные вопросы и задания .......................................................... 76 Послесловие ........................................................................................... 77 Библиографический список ............................................................... 79 Приложения ........................................................................................... 80 3 ПРЕДИСЛОВИЕ Вопросы организации технологического процесса лесозаготовок изучаются в Институте лесных технологий в рамках дисциплины «Технология и оборудование лесозаготовок». Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств». Одной из задач дисциплины является подготовка студентов к выполнению выпускной квалификационной работы. Выпускник института, как правило, занимается управленческой деятельностью различного уровня: мастер, начальник цеха, руководитель отдела, ведущий инженер. Организация технологического процесса лесозаготовок является сложной инженерной задачей, решение которой требует знания широкого круга вопросов, умения реализовать на практике передовые идеи, выводы и результаты научно-исследовательских работ, конструкторских работ по новому оборудованию, прогрессивные технологические процессы. В учебном пособии приведены рекомендации по проектированию технологического процесса лесозаготовок в заданных природноклиматических условиях на основе хлыстовой и сортиментной технологии. На основе конкретных таксационных показателей производится выбор и расчет параметров лесозаготовительного оборудования, комплектование бригад и мастерских участков. Проводятся расчеты подготовительных, вспомогательных, заключительных работ. На основе оценки экологического влияния выбранной технологии и набора машин определяется способ и машины для проведения лесовозобновления. Пособие может быть использовано студентами при выполнении курсового проекта по дисциплине «Технология и оборудование лесозаготовок», а также при выполнении разделов технологической части выпускной квалификационной работы (прил. 1–3). Изучение теоретического материала, ответы на вопросы и выполнение заданий, приведенных в данном учебном пособии, будут способствовать формированию следующих профессиональных компетенций обучающегося: − готовность к обеспечению выполнения технологических процессов лесозаготовительных производств; − готовность к контролю технологических параметров лесозаготовительных производств; − готовность обосновывать принятие технических решений при разработке технологических процессов, а также выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения; − способность осуществлять и корректировать технологические процессы на лесозаготовительных производствах. 4 1. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЛЕСНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ, ПРОЕКТ ОСВОЕНИЯ ЛЕСОВ Лесной кодекс (ЛК) РФ декларирует, что лесопользование строится на принципах устойчивого управления лесами, сохранения биологического разнообразия лесов, повышения их потенциала, сохранения их полезных функций, что должно быть ответственное устойчивое управление цепочкой производства продукции от леса до конечного потребителя, объединяющее арендаторов-лесопользователей, лесопереработку и лесопотребление. Цепочка состоит из следующих отношений: перспективные долговременные стратегические планы развития лесного комплекса РФ – лесной план субъекта РФ – регламент лесничества – договор аренды лесного участка – проект освоения лесов – лесная декларация – лесозаготовки – отчет лесопользования. Лесной план субъектов РФ является документом лесного планирования с определением целей и задач планирования, мероприятий по освоению лесов, расположенных в границах лесничеств (лесопарков) на территории субъекта РФ, и зоны такого освоения. Лесной план составляется на 10 лет. Он содержит сведения о лесах (целевое назначение, потенциал), на основе которых формируется стратегия развития лесного сектора экономики субъекта, приводятся экономическое обоснование и виды контроля лесопользования. Лесохозяйственный регламент лесничества является основой для проведения лесохозяйственной деятельности – использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов на территории лесничества. Регламент составляется на срок 10 лет, при этом устанавливаются нормативы и сроки разрешенного использования лесов по видам использования. Регламент является основополагающим в формировании документов, связанных с арендой лесных участков, – договоров аренды, проектов освоения лесов, отчетности о выполняемых лесохозяйственных мероприятиях. Лесным участком является земельный участок, местоположение, границы и площадь которого определяются по лесным кварталам и (или) лесотаксационным выделам, их границам и площади. Проектирование лесных участков осуществляет владелец лесного фонда (ст. 70 ЛК РФ). При проектировании лесных участков осуществляется подготовка проектной документации о местоположении, 5 границах, площади и иных количественных и качественных характеристиках лесных участков. В проектной документации указываются назначение, вид использования участков и цель (в соответствии с лесным реестром и лесохозяйственным регламентом). Минимальной территориальной единицей проектирования лесных участков для заготовки древесины является лесной квартал. Аренда лесных участков, находящихся в государственной или муниципальной собственности, осуществляется в соответствии с п. 3.3 ст. 71 ЛК РФ и предоставляется гражданам и юридическим лицам. Использование лесов без проекта освоения не допускается в соответствии со ст. 88 ЛК РФ. Лица, которым лесные участки предоставлены в постоянное (бессрочное) пользование или в аренду, составляют проект освоения лесов (ПОЛ). Этот документ разрабатывается на срок до 10 лет, но не более срока действия лесохозяйственного регламента. Как правило, лесозаготовительное предприятие в процессе своей реальной или планируемой производственной деятельности разрабатывает ПОЛ. Для составления ПОЛ арендатору необходимо иметь полную лесоустроительную информацию по арендуемому лесному участку (технологическое описание, картография с внесенными в них изменениями, произошедшими за время лесоустройства). Эту информацию арендодатель обязан предоставить арендатору вместе с лесным участком без дополнительной платы. ПОЛ содержит следующие разделы: общие сведения, сведения о лесном участке, организация использования лесов; состояние лесной инфраструктуры; меры принятия по охране, защите, воспроизводству лесов; мероприятия по охране, использованию объектов животного мира, водных объектов. Общие сведения включают данные об арендаторе (включая номер договора, срок аренды, кадастровый номер лесного участка); об арендодателе – лесничестве (включая перечень арендуемых кварталов, их площадь, расположение на карте-схеме лесничества, выписку из земельного кадастра с описанием границ лесного участка, сведения о разработчике проекта). Сведения о лесном участке содержат полную информацию о количестве и состоянии арендуемой территории. Например, для заготовки древесины приводятся нормативные и лесоустроительные сведения применительно к территории аренды. 6 Нормативные сведения содержат возрасты рубок, основные параметры заготовки древесины и нормативы назначения рубок в соответствии с лесохозяйственным регламентом, а также возможные технологии заготовки древесины. Лесоустроительные сведения включают характеристику насаждений, в которых разрешена заготовка древесины (по видам рубок – в спелых и перестойных насаждениях, в целях ухода за лесом, рубки погибших и поврежденных лесных насаждений, рубки на лесных участках, предназначенных для создания объектов лесной и лесоперерабатывающей инфраструктуры). Для сплошных рубок указываются рекомендации по уборке лесосек от отходов лесозаготовок и по лесовосстановлению. Состояние лесной инфраструктуры включает характеристику и состояние существующих объектов лесной, лесоперерабатывающей инфраструктуры (дорог, противопожарных разрывов, минерализированных полос, мостов и противопожарных водоемов, квартальных столбов и пасек, пожарных вышек, их размещение на территории). Приводится обоснование и проектирование новых объектов инфраструктуры с расчетом заготавливаемой при этом древесины и щепы из лесосечных отходов. Лесная декларация – это заявление об использовании лесов в соответствии с ПОЛ. Лесную декларацию ежегодно подает арендатор в орган государственной власти. Правилами заготовки древесины регламентируются отвод и таксация лесосек. В целях заготовки древесины проводятся отвод части площади лесного участка, предназначенного в рубку (лесосека), а также таксация лесосеки, при которой определяются качественные характеристики лесных насаждений, объем древесины, подлежащей заготовке. Таксация лесосек проводится после их отвода, в том числе после оценки объемов древесины, подлежащей заготовке, с распределением ее на деловую и дровяную части. По результатам отвода и таксации лесосек составляется план лесосеки. К плану лесосеки прилагается ведомость перечня деревьев, назначенных в рубку, ведомость учета молодняка, источников обеспечения, ведомости материальной оценки лесосеки. В последнее время в план лесосеки требуют включать и уборку лесосечных отходов, методы их утилизации, подготовку очищенной лесосеки для проведения лесовосстановительных работ. 7 Ежеквартально составляются отчеты, где приводится информация о фактических объемах осуществляемого использования лесов и объемах фактически выполненных мероприятий по охране, защите, воспроизводству лесов и лесоразведению за период с начала года до конца отчетного квартала. Контрольные вопросы и задания 1. Что декларирует Лесной кодекс РФ? 2. Поясните, что регламентирует лесной план субъекта РФ. 3. Что такое лесохозяйственный регламент лесничества? 4. Что такое лесной участок? 5. Что такое проект освоения лесов, из каких разделов он состоит? 6. Что такое лесная декларация, кто и куда ее подает? 7. Объясните, что такое план лесосеки. Что входит в его состав? 8. Какой документ юридически обосновывает правила лесопользования в лесах РФ? 9. Объясните, из каких элементов состоит цепочка отношений «субъект РФ – лесопользователь». 8 2. СИСТЕМЫ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН, ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ Эффективность процесса лесозаготовок может быть достигнута при соответствующей организации работ с учетом природнопроизводственных условий. При организации лесозаготовок большое влияние оказывает правильный подбор системы лесозаготовительных машин и механизмов. Можно выделить следующие принципы формирования систем машин: 1) упрощение структуры системы, т. е. формирование системы из минимального числа типов машин; 2) обеспечение надежности функционирования системы путем формирования звеньев из нескольких машин, выполненных на одной базе; 3) согласование производительности звеньев машин, выполняющих различные операции технологического процесса, посредством выбора соответствующих значений управляемых параметров; 4) обеспечение полной загрузки каждой машины, входящей в систему; 5) обеспечение сохранности жизнеспособного подроста и безопасных условий труда рабочих. Основными факторами, определяющими природно-производственные условия, являются планируемый объем заготовки, размер лесосек, рельеф местности, крупномерность и породный состав лесонасаждения, наличие жизнеспособного подроста, почвенно-грунтовые условия. В зависимости от системы машин отдельные из перечисленных факторов будут наиболее важными, а другие – второстепенными. К параметрам машин, определяющим структуру и размерность системы, относятся мощность двигателя, грузоподъемность машины, тяговое усилие, удельное давление на грунт, диапазон рабочих и холостых скоростей, радиус поворота машины, ширина машины, максимальный вылет, грузоподъемность и угол поворота манипулятора, максимальный диаметр обрабатываемого дерева, проходимость техники. Систему машин для заданных природно-производственных условий рекомендуется формировать в следующем порядке. На первом этапе, исходя из вида заготавливаемых лесоматериалов (хлысты или сортименты), ограничений по крупномерности деревьев в насаждении, породному составу, рельефу, почвенно9 грунтовым условиям, виду рубки и наличию подроста, подлежащего сохранению, выбираются машины, обеспечивающие освоение лесного массива с заданными характеристиками. При наличии альтернативных вариантов выбираются машины, обеспечивающие минимальные приведенные затраты на заготовку 1 м3 леса. (Сбор информации, относительно перспектив применения конкретных машин следует проводить во время лекционных и практических занятий, анализируя информацию профильных сайтов сети Интернет). На втором этапе необходимо из выбранных машин сформировать систему и определить число машин каждого типа. При этом в качестве ограничительного фактора для определения максимально возможного числа машин одного функционального назначения служит площадь лесосеки, на которой планируется применение системы. Это объясняется необходимостью создания безопасных интервалов между работающими машинами. Например, такая операция, как валка, должна быть удалена не менее чем на 50 м от любой другой технологической операции. Затем определяется число машин, расстояние трелевки, сменность работы машин, обеспечивающие максимальную производительность каждой машины, и согласованность по производительности звеньев машин, выполняющих смежные операции технологического процесса. При расчете числа машин применительно к конкретным условиям одна из технологических операций принимается за базовую, а машина, выполняющая эту операцию, становится основной в системе. Как правило, за основную операцию принимается трелевка. При построении технологического процесса большое значение имеют очередность выполнения операций и их место на лесосеке, которые в основном зависят от природно-производственных условий. Так, после валки может идти пакетирование или обрезка сучьев, местом выполнения операции обрезки сучьев может быть непосредственно лесосека, площадки у магистральных волоков или лесопогрузочные пункты. На сегодняшний день в мировой лесозаготовительной практике применяются различные способы и технологии заготовки древесины, которые различаются по разным классификационным признакам. Технологический процесс лесозаготовок можно подразделить на механизированный и машинизированный (машинный). При механизированной технологии основной субъект производственной деятельности – это рабочий, основной инструмент которого – бензопила. Бензопилой могут выполняться такие операции, как валка, обрезка сучьев, раскряжевка хлыстов на сортименты. В качестве средств первичного 10 транспорта на лесосеки (трелевка) при механизированной технологии используются трелевочные тракторы либо самоходные канатнотрелевочные системы (при освоении горных, труднодоступных лесосек). Технологическое оборудование таких трелевочных тракторов (при хлыстовой заготовке) бывает канатно-чокерным (тракторы ТЛТ-100, ТТ-4М, МСН-10, John Deere 540GIII, «Онежец 400», «Амкодор-2242В»), бесчокерным с клещевым захватом, установленным на манипуляторе (ЛП-18К, МЛ-107, «Амкодор-2243»). При трелевке сортиментов могут применяться серийные сортиментовозы – форвардеры (например, «Амкодор-2661», форвардеры фирм John Deere, Ponsse), лесопогрузчики хлыстов или сортиментов (универсальные лесопогрузчики John Deere 2154D, Tigercat Т250D, хлыстовой челюстной погрузчик ЛТ-188, сортиментный лесопогрузчик «Амкодор-352Л», ПЛ-87). При реализации машинной технологии, как правило, осуществляется заготовка хлыстов или сортиментов. При заготовке хлыстов могут использоваться следующие комплекты машин: − валочно-пакетирующие машины (ЛП-19, МЛ-119, John Deere 803, Cat 522, Tigercat 855), которые работают в комплекте с трелевочными тракторами (пачкоподборщиками-скиддерами) (John Deere 640, 848 и др., Caterpillar 535, Tigercat 615, «Станислав-704-БКУ», TimberPro 820, ЛТ-187); − для обрезки сучьев используются сучкорезные машины (ЛТК-08, ЛП-33, Delimber Limmit 2100B, Propac PP453, РР513); − лесопогрузчики хлыстов (John Deere 2154D, Tigercat Т250D, погрузчик ЛТ-188). Машинная заготовка сортиментов, как правило, реализуется по трем вариантам: 1) колесный харвестер («Амкодор-2551», John Deere 1270, Tigercat 1165, Ponsse Scorpion) + колесный форвардер («Амкодор-2661», Tigercat 1075С, John Deere 1510, Ponsse Buffalo); 2) гусеничный харвестер (Tigercat Н822D, John Deere 853MN) + + колесный форвардер («Амкодор-2661», Tigercat 1075С, John Deere 1510, Ponsse Buffalo); 3) валочно-пакетирующая машина (ЛП-19, МЛ-119, John Deere 803, Cat 522, Tigercat 855) + скиддер (John Deere 640, 848 и др., Caterpillar 535, Tigercat 615, «Станислав-704-БКУ», TimberPro 820, ЛТ-187) + процессор (HYPRO 755 VB, Tigercat Н860С, John Deere 2154G). В некоторых случаях (небольшие удаленно расположенные лесосеки) целесообразно применение комбинированной валочно11 сучкорезно-раскряжевочно-трелевочной машины (харвардера) (Entracon EC75, Ponsse Buffalo Dual, Komatsu X-19). Широко распространена механизированная технология с применением бензопил на валке, обрезке сучьев, раскряжевке в сочетании с форвардерами, чокерными и бесчокерными трелевщиками. Особо рекомендуются механизированные технологии при небольшом (70–100 м3) сменном объеме заготовки. Перечисленные марки и модели лесозаготовительной техники неполностью отражают всю обширную номенклатуру оборудования, имеющегося на рынке, поэтому обоснование и выбор конкретной машины и механизма – творческая задача, сопряженная с проведением поиска и анализа видов предлагаемого оборудования. Контрольные вопросы и задания 1. Какие существуют способы тракторной трелевки древесины? 2. Что входит в состав компоновочной схемы валочнопакетирующий машины? 3. Перечислите приемы работы валочно-пакетирующих машин. 4. Какие существуют механизмы для погрузки леса? Опишите технологию их работ. 5. Приведите классификацию машинного способа валки леса. 6. Какие существуют машины для валки леса? Опишите технологию их работы. 7. Какая существует последовательность операций при валке бензопилами? 8. Какие существуют канатные трелевочные установки? Опишите технологию их работы. 9. Что входит в состав навесного оборудования тракторов с чокерной оснасткой? 12 3. ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ) 3.1. Схема разработки лесосеки Лесосекой называется часть лесосечного фонда, выделенная для лесозаготовок и ограниченная в натуре по размерам, установленным правилами рубок с учетом лесохозяйственных требований. В соответствии с действующими правилами рубок размеры лесосек при проведении сплошных рубок устанавливаются в зависимости от категорий лесов, лесорастительных условий и преобладающих пород. Лесосека характеризуется шириной b и глубиной l (рис. 3.1). Как правило, лесосека разбивается на секции. Секцией называется участок лесосеки, тяготеющий к одной погрузочной площадке. При проектировании лесосечных работ студент должен разбить лесосеку на секции и установить такой способ примыкания лесовозного уса – боковой, центральный (с разбивкой лесосеки на две половины), чтобы среднее расстояние трелевки не превышало 300 м для гусеничных машин и 500–700 м – для колесных машин. 1 2 3 4 50 ì l 5 b Рис. 3.1. Основные элементы лесосеки: 1 – погрузочный пункт; 2 – пасечный волок; 3 – магистральный волок; 4 – лесовозный ус; 5 – зона безопасности 13 Определяя схему расположения, протяженность волоков, число погрузочных пунктов, необходимо ориентироваться на нормативные площади, допускаемые под эти объекты. В соответствии с нормативными документами технические и бытовые объекты (погрузочные площадки, склады) размещаются на площадях, свободных от подроста. Эти объекты должны занимать от общей площади лесосеки свыше 8 га не более 5 % при сплошных рубках, 4 % – при постепенных и сплошных рубках с сохранением подроста, 3 % – при выборочных рубках. На лесосеках площадью менее 8 га погрузочные пункты могут занимать не более 0,4 га площади при сплошных рубках, 0,3 га – при постепенных рубках, 0,25 га – при выборочных рубках. Общая площадь волоков не должна превышать 20 % при рубках без сохранения подроста, 15 % – при рубках с сохранением подроста. При использовании агрегатной техники допускается площадь волоков до 30 %. Ширина волоков принимается: для пасечного – 3 м, для магистрального – 5 м. Связь среднего расстояния трелевки с размерами лесосеки может быть выражена формулой lср = ( bk1 + lk2 ) k0 , (3.1) где k1 , k 2 – коэффициенты, зависящие от схемы расположения трелевочных волоков на лесосеке (табл. 3.1); b , l – ширина и глубина лесосеки, м; k0 – коэффициент удлинения трелевочных волоков, зависящий от рельефа, k0 = 1,05–1,4. В зависимости от рельефа местности, несущей способности грунта и состава лесосечных машин, рекомендуются следующие схемы разработки лесосеки (рис. 3.2): широким фронтом (применяется, как правило, при неблагонадежном подросте) (рис. 3.2, а), параллельная (наиболее распространенная) (рис. 3.2, б), веерная (рис. 3.2, в). à á â 3 2 3 2 1 l l l 1 2 1 b b b Рис. 3.2. Схема расположения волоков: а – широкий фронт; б – параллельная; в – веерная; 1 – погрузочная площадка; 2 – пасечный волок; 3 – магистральный волок 14 Таблица 3.1 Значения коэффициентов для определения среднего расстояния трелевки Схема разработки (см. рис. 3.2) Коэффициент Широкий фронт Параллельная Веерная k2 0,5 0,5 0,5 k1 0 0,5×m* 0,5×m* * m – принятое студентом количество погрузочных пунктов на лесосеке. Размеры погрузочной площадки составляют 30×30 м при работе погрузчиков и лесоштабелеров, 30×60 м – при работе на погрузочном пункте сучкорезных машин. Если в ходе расчетов оказалось, что расстояние трелевки существенно (на 30 % и более) превышает рекомендуемые предельные расстояния трелевки для колесных или гусеничных машин, то лесосека разбивается лесовозным усом на 2 и более части (см. рис. 3.2). В этом случае среднее расстояние трелевки определяется для каждой секции лесосеки. Пример расчета: Размеры лесосеки по заданию 300×700 м. Трелевка хлыстов – машина ТТ-4М. Принятая схема – по рис. 3.2, б. Зададимся числом погрузочных пунктов m = 4 , тогда: 1 lср = 300 ⋅ 0,5 + 700 1,05 = 249 м; 249 м < 300 м. 2 ⋅ 4 Для гусеничных машин расстояние трелевки не должно превышать 300 м, следовательно, схема разработки выбрана верно. 3.2. Расчет сменной производительности оборудования Данный вид расчета включает несколько показателей. Производительность валочно-пакетирующих машин. Сменная производительность валочно-пакетирующих машин (ВПМ) манипуляторного типа находится по формуле П см = (Т − tпз ) ϕ1 ⋅ 2 ⋅ l 2м ⋅ М 2 t1 + t2 2l м ⋅ М Vхл , (3.2) где T – продолжительность смены, с, T = 28 800 с ; tпз – подготовительно-заключительное время, с ( tпз = 2400 −3000 с ); ϕ1 – коэффициент использования времени смены ( ϕ1 = 0,9 − 0,95 ); М – ликвидный запас 15 М1 , где М1 – запас леса на 1 га (принимается 10 000 по исходным данным для проектирования); t1 – время переезда машины от стоянки к стоянке, с ( t1 = 45–60 с); lм – максимальный вылет стрелы манипулятора, м; t2 – затраты времени на спиливание и укладку в пачку одного дерева, с, принимаются: для ВПМ, оснащенных цепными режущими органами, t2 = 30–45 с, для ВПМ с режущим органом в виде вращающегося диска t2 = 25–30 с; Vхл – средний объем хлыста, м3. Технические характеристики валочно-пакетирующих машин и общий вид представлены в табл. 3.2 и на рис. 3.3. леса на 1 м2, м3, М = Таблица 3.2 Техническая характеристика валочно-пакетирующих машин Показатели Марка John Deere John Deere ЛП-19 Cat 522B Cat 541-2 803M 903М Валочная головка FS20 FS24B ЛП-19 HF 201 HF 221 Мощность двигателя, кВт 224 224 220 226 226 Диаметр обработки дерева 0,56 0,62 0,9 0,56 0,62 максимальный, м Пильный аппарат Диск Диск Цепь Диск Диск Максимальный вылет мани8,49 9,82 8 8,1 8,6 пулятора, м Тяговое усилие, кН 245 322 250 285 342 Эксплуатационная масса, кг 28 250 29 450 20 490 32 528 30 826 Грузоподъёмность, кг 4400 4650 4000 4530 4300 Давление на грунт, кПа 58,1 59,2 50 65,9 64,3 Рис. 3.3. Валочно-пакетирующая машина John Deere 903М 16 В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка валочно-пакетирующих машин равна 160–350 м3. Расчет производительности бензомоторных пил. Сменная производительность бензомоторных пил на валке деревьев определяется по формуле П см = Т см КVхлС , t (3.3) где Тсм – продолжительность рабочей смены, Тсм = 28 800 с; К – коэффициент использования моторной пилы непосредственно на пиление, К = 0,25–0,45; С – коэффициент, учитывающий цикловые затраты на подготовку рабочего места, переходы от дерева к дереву, С = 0,2–0,4 – валка одним рабочим, С = 0,4–0,6 – валка вальщиком с помощником; t – время спиливания дерева, с: πd c2 k1 t= , 4П чп ϕ2 (3.4) где d c – диаметр дерева в месте срезания (комлевой диаметр), м: V d c = 2,5 хл , lх (3.5) где lx – средняя длина хлыста (по заданию); k1 – коэффициент увеличения площади пропила за счет подпила, k1 = 1,15–1,25; П чп – производительность чистого пиления инструмента, м2/с; ϕ 2 – коэффициент использования производительности чистого пиления, ϕ 2 = 0,3–0,6. Технические характеристики бензомоторных пил представлены в табл. 3.3. Таблица 3.3 Техническая характеристика бензопил Марка STIHL MS Husqvarna Makita STIHL MS Husqvarna 660 576XP-18 DCS7901440 365 70 Мощность двигателя, кВт 5,2 4,2 4,6 4 3,4 Объем цилиндра, см3 91,6 73,5 79 70,1 65,1 17 Окончание табл. 3.3 Марка STIHL MS Husqvarna Makita STIHL MS Husqvarna 660 576XP-18 DCS7901440 365 70 вала 9500 9600 13500 14000 12500 Частота вращения двигателя, об/мин Скорость пильной цепи, м/с Производительность чистого пиления, м2/с Длина пильной шины, м Масса пилы, кг 20 21,4 20,83 21,23 20,7 0,0120 0,0125 0,0121 0,0120 0,0120 0,5 7,3 0,71 6,6 0,7–0,81 6,2 0,5 6,5 0,38–0,7 6 На рис. 3.4 представлена фотография, на которой выполняется валочный прием с использованием бензомоторного инструмента. Рис. 3.4. Валка дерева бензопилой (выполняется подпил дерева) В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка вальщика с бензопилой равна 50–120 м3. 18 При работе на пасеке или погрузочной площадке возможно выполнение бензопилами группы работ по обрезке сучьев и раскряжевки хлыстов на сортименты. Объем и порядок работ, выполняемых бензопилами, зависит от принятой технологической схемы лесозаготовки и определяется студентом самостоятельно на основе приведенных рекомендаций и рекомендаций учебной и методической литературы. В общем случае производительность бензомоторных пил на обрезке сучьев и раскряжевке рассчитывается по зависимости П см = (Tсм − tпз ) ⋅ ϕ1 ⋅Vхл tc , (3.6) где tпз – время на выполнение подготовительно-заключительных операций, tпз = 3600 с; φ1 – коэффициент использования бензопилы на пилении: при обрезке сучьев на пасеке φ1= 0,25–0,35, при раскряжевке хлыстов на сортименты на погрузочной площадке φ1 = 0,5–0,7, при одновременной обрезке сучьев с последующей раскряжевкой на пасеке (одним рабочим) φ1 = 0,35–0,45; tc – время цикла обработки одного дерева. При обрезке сучьев tc = F , (0,05 − 0,1)П чп (3.7) где F – суммарная площадь среза сучьев на одном дереве, м2; Пчп – производительность чистого пиления принятой бензопилы, м2/с. Суммарная площадь среза сучьев зависит от породы дерева, его диаметра (табл. 3.4). На рис. 3.5 представлена фотография, на которой выполняется обрезка сучьев с использованием бензомоторного инструмента. Таблица 3.4 Суммарная площадь среза сучьев на дереве Порода дерева Ель, пихта Сосна, лиственница Береза, осина 0,2 0,055 0,03 0,035 Суммарная площадь среза сучьев (м2) при диаметре дерева на высоте груди, м 0,24 0,28 0,32 0,36 0,4 0,07 0,10 0,14 0,18 0,23 0,045 0,055 0,08 0,12 0,14 0,05 0,075 0,10 0,13 0,15 19 0,44 0,28 0,18 0,17 В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка обрезчика сучьев равна 25–70 м3. Рис. 3.5. Обрезка сучьев бензопилой На рис. 3.6 представлена фотография, на которой выполняется раскряжевка хлыстов с использованием бензомоторного инструмента. Рис. 3.6. Раскряжевка бензопилой 20 При раскряжевке хлыстов на сортименты πd c2 l tc = ⋅ ( хл + 1), 4П чп ϕ2 lс (3.8) где lc – средняя длина выпиливаемого сортимента, м (принимается по заданию). При одновременной обрезке и раскряжевке на пасеке одним рабочим F πd c2 l + ⋅ ( хл + 1). tc = (0,05 − 0,1)П чп 4П чп ϕ2 lс (3.9) Сменная производительность харвестеров. Рабочий процесс харвестера включает такие операции, как валка, обрезка сучьев, раскряжевка. Производительность харвестера определяется по зависимости П= (Т см − tпз )ϕVхл , Тц (3.10) где tпз = 1500–1800 с; ϕ = 0,8–0,85. Время цикла Тц состоит из следующих элементов: подвод харвестерной головки к дереву t1; зажим дерева t2; срезание t3; поворот дерева к месту раскряжевки t4; очистка деревьев от сучьев t5; раскряжевка хлыста t6; сброс сортимента t7; переезд к следующей группе деревьев t8. Продолжительность времени t1 наведения харвестерной головки на дерево составляет 8–15 с. Затраты времени на зажим t2 дерева практически не зависят от диаметра дерева и составляют 2–3 с. Продолжительность срезания дерева определяется по формуле π ⋅ dс2 t3 = , 4 ⋅ П чп ⋅ ϕ (3.11) где Пчп – производительность чистого пиления, м2/с, Пчп = 0,03– 0,045 м2/с; φ – коэффициент, учитывающий использование производительности чистого пиления, φ = 0,8–0,9; d c – диаметр дерева в месте пропила, м. 21 Продолжительность поворота t4 с деревом к месту выпиловки сортиментов вычисляется по формуле α t4 = 0,17 , n (3.12) где n – частота вращения основания манипулятора, об/мин, n = 6–8; α – средний угол поворота манипулятора при срезании и переносе деревьев, α = 90–120°. Технические характеристики харвестеров представлены в табл. 3.5. Таблица 3.5 Техническая характеристика харвестеров Показатели База Марка Ponsse Ponsse Ponsse Ponsse Ponsse John Valmet «Амко- Komatsu Bear SkorErgo Fox Beaver Deere 500t дор931 pionk8w 1070g 2531» ing 8 колес 8 колес 8 колес 8 колес 6 колес 6 колес Гусе- 4 колеса 6 колес ничная 240 205 205 145 145 135,5 126 90 185 Мощность, кВт Масса, т 23,5 22,5 Вылет 9,5–11 10–11 манипулятора, м Тяговое 230 180 усилие, кН Давле48 46 ние на грунт, кПа 20,5 10–11 18,2 10–11 14,9 16 10–11 8,6–10,8 21,5 9,3 9,7 7,13 19,6 8–11 195 155 130 130 237 110 168 47 44 42 41 46 35 47 Продолжительность очистки дерева от сучьев (время протаскивания дерева) вычисляется по формуле t5 = 1,5 lx vпрот , (3.13) где vпрот – скорость протаскивания дерева через сучкорезные ножи, vпрот определяется параметрами установленной на харвестере харвестерной головки; lx – средняя длина хлыста, м. 22 Технические характеристики харвестерных головок представлены в табл. 3.6–3.8. Таблица 3.6 Техническая характеристика харвестерных головок John Deere Показатели H754 H413 H480C Н415 Н412 Н762 Максимальное раскрытие 560 560 680 680 550 770 верхних ножей, мм 580 710 750 470 650 Максимальный диаметр 620 пропила, мм Масса, кг 890 940 1350 1330 735 1215 Усилие протяжки, кН 18 19 27 27 17 28 Скорость протяжки, м/с 4,5–7,0 4,8–5,6 4,0–6,5 2,9–7,0 4,9–5,8 0–5 Рабочее давление, МПа 28 28 28 28 28 28 758 680 650 1080 28 0–4,7 28 Таблица 3.7 Техническая характеристика харвестерных головок Ponsse Показатели Максимальный диаметр обрабатываемого дерева, см Усилие протяжки, кН Давление в гидросистеме, МПа Скорость протаскивания, м/с Масса, кг Н5 560 Н6 640 Н7 720 Н8 720 19 28 5 950 25 28 5 1050 30 28 5 1250 36 28 5 1380 Таблица 3.8 Техническая характеристика харвестерных головок Komatsu Показатели 340 760 53 5 1800 45 42 28 Масса, кг Диаметр раскряжевки, см Скорость протяжки, м/с Усилие протяжки, кг Раскрытие ножей, см Раскрытие вальцов, см Давление в гидросистеме, МПа Марка 350.1 1950 60 5 1650–2530 60 52 25 365 1200 65 5 2830 65 65 28 Время раскряжевки равно: t6 = n ⋅ t6/ , (3.14) где n – число резов, производимых при раскряжевке; t6/ – время одного реза, с. 23 Продолжительность одного реза вычисляется по формуле t6/ = π ⋅ d S2 , 4 ⋅ П чп ⋅ ϕ (3.15) где dS – средний диаметр пропила в месте раскряжевки: d S = 1,25 ⋅ Vхл . lx (3.16) Число резов n зависит от длин выпиливаемых сортиментов. Число резов определяется по зависимости l n = x + 2, lc (3.17) где lc – средняя длина выпиливаемого сортимента (по заданию), м. Общий вид харвестера «Амкодор-2562» представлен на рис. 3.7. Рис. 3.7. Харвестер «Амкодор-2562» Время на сброску сортимента ориентировочно принимается t7 = 1–2 с. Затраты времени на переезды t8 с одной позиции на другую зависят в основном от скорости переезда, среднего расстояния между группами деревьев (запаса древесины на 1 га), состояния лесосеки и определены на основании материалов хронометражных наблюдений. 24 В чистых лесосеках, расположенных в равнинной местности, средние затраты времени на переезд от одной группы деревьев к другой составляют 20,8 с. В лесосеках со сложным рельефом и неблагоприятными грунтовыми условиями время на переезд от одной группы деревьев к другой составляет 40–60 с. В расчете на одно дерево время равно t8 = 20,8 ⋅ К з , п1 (3.18) где Кз – коэффициент, учитывающий захламленность лесосеки (Кз = 1–6), для средних условий Кз = 3,5; п1 – количество деревьев, срезанных харвестером с одной рабочей позиции. Число срезанных деревьев с одной рабочей позиции определяется по формуле п1 = Q (шт.); Vхл (3.19) qга ⋅ F , 104 (3.20) Q= где F – площадь, вырубаемая с одной позиции, м2: F = π( R 2 − r 2 ) k ; (3.21) qга – запас древесины на 1 га, м3; R – максимальный вылет манипулятора, м; r – минимальный вылет манипулятора, м, r = 2–3 м; k – коэффициент использования максимального вылета манипулятора, зависящий от уклона местности, k = 0,7–0,95. В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка харвестера равна 150–220 м3. Сменная производительность трелевочных тракторов, скиддеров, форвардеров. В общем случае сменная выработка переместительных машин, осуществляющих трелевку деревьев, хлыстов или сортиментов, определится по зависимости П см = Q ⋅ n ⋅ ϕ1 , (3.22) где Q – средний объем трелюемой пачки, м3; n – число рейсов трактора за смену; ϕ 1 – коэффициент использования рабочего времени смены, ϕ 1 = 0,90–0,95. 25 Схема для расчета рейсовой нагрузки на трелевочный трактор представлена на рис. 3.8. Рис. 3.8. Расчет рейсовой нагрузки на трелевочный трактор (изображен колесный скиддер МЛ-30 – «Станислав-704-БКУ») При расчетах сменной выработки форвардеров допускается подставлять в зависимость (3.22) средний объем трелюемой пачки (м3) из паспортных данных форвардера. Общий вид гусеничного скиддера ЛТ-187 представлен на рис. 3.9. Рис. 3.9. Гусеничный скиддер ЛТ-187 Для расчета среднего объема трелюемой пачки необходимо определить силу веса пачки, трелюемой машиной, ограниченную несколькими условиями. 26 1. По мощности двигателя или по касательной силе тяги: Q1 = Fk − m ⋅ 9,81(WТ ± i ) ( k1 (WТ ± i ) + (1 − k1 ) Wгр ± i ) , (3.23) где Fk – касательная сила тяги, Н; m – эксплуатационная масса трелевочной машины, кг; WТ – коэффициент сопротивления движению машины (табл. 3.9); Wгр – коэффициент сопротивления движению хлыстов или деревьев (табл. 3.9); i – величина подъема и спуска в тысячных; k1 – коэффициент распределения нагрузки между трактором и волоком (табл. 3.10). Таблица 3.9 Удельное сопротивление движению трактора и груза Объект перемещения Удельное сопротивление движению зимой летом Коэффициент сопротивления движению машины (WТ) Трелевочный трактор, гусенич0,09–0,18 0,14–0,25 ная машина по волоку 0,05–0,2 0,08–0,22 Трелевочный трактор, колесная машина по волоку Коэффициент сопротивления движению груза (Wгр) Хлысты по волоку 0,4–0,5 0,6–0,7 Деревья по волоку 0,6–0,7 0,8–0,9 Величина уклона определяется согласно условию, что уклон в 1° на местности равен 0,017 тысячных. При величине уклона от 0° до 5° расчет ведется для неблагоприятного режима «трелевка в гору», т. е. в зависимости (3.23) +i , при уклонах более 5° расчет ведется для режима «трелевка под гору», т. е. –i . Таблица 3.10 Коэффициент распределения нагрузки между трактором и волоком Объем хлыста, м3 0,2 0,4 0,6 0,8 и более Значение коэффициента k1 при трелевке вершинами вперед комлями вперед 0,39 0,72 0,26 0,65 0,23 0,64 0,23 0,63 Примечание. Чаще всего деревья трелюются комлями вперед, хлысты – вершинами вперед. 27 Касательная сила тяги определяется по формуле Fk = 3600 N η , vгр (3.24) где N – эксплуатационная мощность двигателя, кВт; η – коэффициент полезного действия трансмиссии, η = 0,75–0,85; vгр – скорость движения машины в грузовом направлении, км/ч, принимается на I передаче в коробке передач, для машин с гидромеханической коробкой переключения передач (КПП) vгр = 2,5 км/ч . 2. По сцеплению машины с грунтом: Q2 = m ⋅ 9,81 µ − (WТ ± i ) ( ) k1 (WТ ± i ) + (1 − k1 ) Wгр ± i − k1µ , (3.25) где µ – коэффициент сцепления трактора с грунтом: для зимы µ = 0,30–0,50; для лета µ = 0,40–0,80. 3. По грузоподъемности машины: Q3 = q , k1 (3.26) где q – допустимая нагрузка на ходовую часть трактора, кН (табл. 3.11). Таблица 3.11 Допустимая нагрузка на ходовую часть трактора Машина МСН-10 ТТ-4М ТЛТ-100 ТЛТ-100 К-703 МЛ-107 «Онежец- Зарубежные 400» скиддеры 70 q , кН 70 65 50 50 60 70 65 4. По допустимому давлению на грунт: Q4 = ( qгр − qТ ) m ⋅ 9,81 , k1qТ (3.27) где qгр – допускаемое удельное давление на грунт, кПа (табл. 3.12); qТ – давление трактора на грунт, кПа (из технической характеристики машины). 28 Таблица 3.12 Допустимое давление на грунт Почвы Давление, кПа Сухие 300 Свежие 100–200 Влажные 45–100 Сырые Менее 45 5. Для трелевочных тракторов с канатно-чокерной оснасткой (ТТ-4, ТТ-4М, МСН-10, John Deere 540GIII (рис. 3.10), «Онежец-400» и др.) по тяговому усилию лебедки: Q= Z Wгр ± i , (3.28) где Z – тяговое усилие лебедки трактора, кН . Рис. 3.10. Канатно-чокерный трелевщик John Deere 540GIII Вес трелюемой пачки (в ньютонах), которую может трелевать машина, равен меньшей из величин Q . По подсчитанному весу трелюемой пачки может быть определен ее объем (пл. м3). 1. При трелевке деревьев: Q= Qmin − Qкр γ ср.вз ϕ2 , (3.29) где Qкр – сила веса кроны, Н: Qкр = (0,15–0,3) ⋅ Qмин ; ϕ 2 – коэффициент использования расчетного объема рейсовой на- грузки, ϕ 2 = 0,8–0,9; γ ср.вз – средневзвешенный объемный вес древесины, Н/м3: 29 ∑ Аi γ i , (3.30) 10 где Ai – доля участия i-й породы в насаждении; γ i – средневзвешенный объемный вес древесины, Н/м3 (табл. 3.13). γ ср.вз = Таблица 3.13 Средневзвешенный объемный вес свежесрубленной древесины Порода Ель Пихта Сосна Лиственница Осина Береза Кедр Средневзвешенный объемный вес, Н/м3 7 100 5 900 8 100 10 400 7 460 9 300 7 000 Пример расчета: Для породного состава 5С3Б2Ос: 5 ⋅ 8100 + 3 ⋅ 9300 + 2 ⋅ 7460 γ ср.вз = = 8332 Н/м3. 10 2. При трелевке хлыстов: Q Q = min ϕ 2 . γ ср.вз Количество рейсов трелевочной машин в смену: Т − tпз п= , t1 + t2 + t3 + t4 (3.31) (3.32) где t1 – время движения трактора в порожнем направлении, с: lср t1 = v х .х ; (3.33) lср – среднее расстояние трелевки, м; v х.х – скорость движения машины в порожняковом направлении, м/с; t2 – время, затраченное на набор пачки, с; t3 – время движения в грузовом направлении, с: t3 = lср v р.х , (3.34) vр.х – скорость движения машины в грузовом направлении, м/с; t4 – время разгрузки пачки, с. 30 Скорости движения трелевочных машин принимаются по технической характеристике машины. Холостой ход – на третьей передаче КПП, рабочий ход – на первой передаче КПП. Для машин с гидромеханической КПП vх.х = 1,5 м/с, vр.х = 0,7 м/с. Время на набор пачки для тракторов, имеющих канатночокерную оснастку, определяют по формуле 0,8Q 2Q t2 = 60 2,0 + 0,08l0 + + , n V n р xл р (3.35) где l0 – среднее расстояние подачи собирающего каната, l0 = 10–15 м; 3 Vхл – средний объем хлыста, м ; n р – количество рабочих, участвующих в чокеровке, nр = 1–2. Для бесчокерных трелевочных машин с гидроманипулятором t2 = t0Q , (3.36) где t0 – время на погрузку гидроманипулятором 1 м3 леса. Для Vхл = 0,3–0,5 м3 t0 = 42–60 с/м3; для Vхл = 0,5–1 м3 t0 = = 60–90 с/м3. При трелевке трелевочными машинами с пачковым захватом (скиддеры-пачкоподборщики) t2 = 120–160 с. Время на разгрузку пачки t4 : − при трелевке тракторами ТЛТ-100 и ТТ-4М: 0, 06Q t 4 = 60 0, 6 + + 0,5Q ; Vx (3.37) − при трелевке манипуляторными бесчокерными машинами с разгрузкой сбросом пачки t4 = 60 − 90 с; − при трелевке бесчокерными машинами с разгрузкой манипулятором (форвардеры) t4 = 0,8 t2 ; − при трелевке подборщиками пачек и скиддерами t4 = 30 с. Общий вид сортиментного трелевщика (форвардера) «Амкодор2661» представлен на рис. 3.11. 31 Технические характеристики переместительных машин представлены в табл. 3.14–3.17. Рис. 3.11. Сортиментный трелевщик (форвардер) «Амкодор-2661» Таблица 3.14 Технические характеристики чокерных трелёвочных машин Показатели ТТ-4М МСН-10 Ходовая часть Гусенич. Мощность, кВт 95,5 Усилие лебедки, кН 120 Скорость передвижения, 0,6/1,0 м/с, 1/3 передача КПП Давление на грунт, кПа 38 Масса, кг 12 000 Гусенич. 98 140 0,6/1,0 John Deere 540GIII Колесн. 95,5 156 0,7/1,5 38 13 100 88 10 355 «Онежец- «Амкодор400» 2242В» Гусенич. Колесн. 132 116 120 88 0,6/1,0 0,7/1,5 44 13 000 95 12 500 Таблица 3.15 Технические характеристики бесчокерных манипуляторных трелёвочных машин Показатели Ходовая часть Мощность, кВт Максимальный вылет манипулятора, м Максимальный объём трелюемой пачки, м3 Скорость передвижения, м/с Давление на грунт, кПа Масса, кг 32 ЛП-18К манипуляторный Гусенич. 95,5 5 8,3 0,6/1,0 63 18 100 «Амкодор- МЛ-107 2243» Колесн. Гусенич. 114 200 4,9 8 5 15 0,6/1,5 0,6/1,3 100 70 15 000 21 000 Таблица 3.16 Технические характеристики трелёвочных машин-пачкоподборщиков Показатели ЛТ-187 ЛТ-230 John Deere 948 Ходовая часть Гусенич. Гусенич. Колесн. Мощность, кВт 95,5 88,2 210 Максимальный вылет захва1,62 1,54 1,8 та от оси ведущих колес, м Максимальный объём тре10 8 12 люемой пачки, м3 Скорость передвижения, м/с 0,6/1,0 0,6/1,0 0,7/1,5 Давление на грунт, кПа 53 55 95 Масса, кг 16 000 14 100 22 000 Tigercat 615 6 колес 195 2,5 «Станислав704-БКУ» Колесн. 200 1,6 18 10 0,7/1,5 90 20 000 0,7/1,5 100 19 400 Таблица 3.17 Технические характеристики форвардеров Показатели Ходовая часть Мощность, кВт Максимальный вылет манипулятора, м Максимальный объём трелюемой пачки, м³ Скорость передвижения, м/с Давление на грунт, кПа Масса, кг John Deere 1210G 6 колес 156 10 John Deere 1510G 6 колес 164 10 Ponsse Elephant King 8 колес 275 9,5 Ponsse Buffalo Komatsu «Амкодор865 2661» 6 колес 150 10 8 колес 158 7,8 6 колес 114 8,2 12 14 20 14 16 12 0,7/1,5 0,7/1,5 0,7/1,5 0,7/1,5 0,7/1,5 0,7/1,5 95 100 110 100 110 110 16 180 16 330 23 700 18 400 18 900 15 500 Сменная производительность комбинированных машин (харвардеры). Так как технологический цикл харвардера осуществляется в следующем порядке: валка дерева, обрезка сучьев, раскряжевка ствола дерева с одновременной погрузкой и трелевкой сортиментов, то здесь имеет место общая производительность П, которая определяется по формуле П= П1 ⋅ П 2 , П1 + П 2 (3.38) где П1 – производительность харвардера на заготовке сортиментов (методика расчета как для харвестера), м3/см; П2 – производительность харвардера на трелевке (методика расчета как для форвардера), м3/см. 33 В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка трелевочного оборудования составляет: − чокерные трелевщики – 55–100 м3; − бесчокерные манипуляторные трелевщики – 90–130 м3; − скиддеры – 100–250 м3; − форвардеры – 120–200 м3; − харвардеры – 70–90 м3. Сменная производительность сучкорезных машин с протаскивающим устройством цикличного действия. Сучкорезные машины с протаскивающим устройством цикличного действия, как правило, имеют протаскивающую каретку с канатным или гидравлическим приводом. Примером такого оборудования являются машины ЛТК-08, ЛП-33, Delimber Limmit 2100B, Propac PP453, РР513 (рис. 3.12), Quadco Forespro. Зарубежное оборудование поставляется в основном в виде навесок на стандартные базовые машины экскаваторного типа. Рис. 3.12. Сучкорезная машина Propac РР513 на шасси CAT 3280 Сменная выработка таких сучкорезных машин определяется по формуле П см = (Т см − tпз ) ϕ1ϕ2Vхл , 2 ( lхл − l3 ) t + 3 (3.39) U ср где Тсм – продолжительность смены, с, Тсм = 28 800 с; tпз – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (приблизительно 34 1600 с); φ1 – коэффициент использования времени смены, φ1 = 0,8–0,9; φ2 – коэффициент загрузки машины, φ2 = 0,8–0,9; t3 – время на отделение ствола дерева из штабеля и закладку комля в зажимной механизм машины, с ( t3 = 20–25 с); l3 – длина протяжки зажимаемой части хлыста, м ( l3 = 2,5 м); l хл – длина хлыста, м; U ср – средняя скорость пере- мещения каретки протаскивающего механизма, м/с (U ср = 2,30 м/с для ЛП-33, ЛТК-08, U ср = 2,6 м/с для Propac PP453, РР513). В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка сучкорезных машин составляет 140–300 м3. Технические характеристики сучкорезных машин представлены в табл. 3.18. Таблица 3.18 Технические характеристики сучкорезных машин Марка машины ЛП-33А Базовая машина Диаметр обрабатываемых деревьев, см Максимальный диаметр срезаемых сучьев, см Средний объем обрабатываемого дерева, м3 Допустимая кривизна, % Скорость протаскивания, м/с: – рабочий ход – холостой ход Тяговое усилие протаскивания, кН Тип раскряжевочного механизма ТТ-4М 6–60 Propac PP453 Propac PP513 Quadco Forespro Навесная стрела на экскаваторную базу 10–68 10–70 10–65 20 20 20 20 0,35–0,8 0,5–0,8 0,5–0,8 0,5–0,8 До 15 До 15 До 15 До 15 2,3 1,7 50 2,6 3,2 45 2,6 3,2 55 3,2 2,2 45 – Опционноцепная пила (40 см) Опционноцепная пила (60 см) – Сменная производительность сучкорезно-раскряжевочных машин (процессоров). При раскряжевке сучкорезно-раскряжевочными машинами (процессорами) последние, как правило, работают с концентрированными объемами деревьев, т. е. возле штабеля, на погрузочной площадке. Процессор перемещается вдоль штабеля деревьев со стороны комлей и производит обрезку сучьев и раскряжевку. Выпиливаемые сортименты укладываются с другой стороны от процессора с созданием погрузочных пакетов сортиментов. 35 Сменная выработка процессоров определяется по формуле П см = (Т см − tпз ) ϕ1Vхл tц , (3.40) где tпз – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (приблизительно 1300 с); t ц – затраты времени на обработку одного дерева, с: V l tц = t1 + 400 хл + хл , lc v (3.41) где t1 – время загрузки дерева, с, t1 = 30 c ; lхл – средняя длина хлыста, м (по заданию); lс – средняя длина выпиливаемых сортиментов, м (по заданию); v – скорость протяжки дерева вальцами, м/с, v = 2,5 м/с . В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка процессоров составляет 150–250 м3. Общий вид экскаватора Hyundai, оснащенного процессорной головкой Waratah НТН622В, представлен на рис. 3.13. Технические характеристики процессорных головок представлены в табл. 3.19. Рис. 3.13. Процессорная головка Waratah НТН622В на шасси экскаватора Hyundai 36 Таблица 3.19 Технические характеристики процессорных головок Марка машины Максимальное раскрытие протяжных вальцов, мм Масса (без ротатора и серьги), кг Максимальный диаметр пропила, мм Допустимая кривизна, % Скорость протаскивания, м/с Тяговое усилие протаскивания, кН Тип раскряжевочного механизма Масса базовой машины (экскаватор), т Waratah НТН616В 680 Waratah НТН618В 680 Waratah НТН622В 720 Hypro 755 1 800 2 000 2 300 – 550 550 750 450 15 6,5–8 45 15 6,5–8 45 15 5,4 55 До 15 3 25 20–25 Прицепной к трактору 500 Цепная пила 16–18 18–20 Производительность лесопогрузчиков. Погрузка леса – комплекс операций по захвату, перемещению и укладке деревьев, хлыстов или сортиментов на транспортные средства. На погрузочном пункте применяются специализированные самоходные лесопогрузочные машины. По типу применяемого технологического оборудования погрузчики следует разделить на стреловые с челюстным захватом и на манипуляторные с грейферным захватом. Погрузчики с челюстным захватом бывают фронтального и перекидного типа; манипуляторные – поворотного типа (лесоштабелеры). В общем виде сменная производительность лесопогрузчиков определяется по формуле П cм = (Tсм − tпз ) ϕ1ϕ2Qп tц , (3.42) где Тсм – продолжительность смены, с; tпз – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (приблизительно 1500 с); φ1 – коэффициент использования времени смены, φ1 = 0,8–0,9; ϕ2 – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления лесовозного транспорта под погрузку ( ϕ2 = 0,75–0,80); Qп – средний объем погружаемой пачки, м3; tц – продолжительность цикла погрузки одной пачки, с. 37 Общий вид лесопогрузчика ЛТ-188 представлен на рис. 3.14. Рис. 3.14. Лесопогрузчик ЛТ-188 Фотография лесопогрузчика John Deere 2154D, выполняющего технологическую операцию погрузки, представлена на рис. 3.15. Рис. 3.15. Лесопогрузчик John Deere 2154D 38 Производительность челюстных лесопогрузчиков. Для погрузчиков челюстных (фронтального, например, «Амкодор-352Л», и перекидного, например, ЛТ-188, ЛТ-65Б, ПЧ-1, типа) продолжительность цикла погрузки определяется по зависимости tц = t р + t x + t1 + t2 , (3.43) где t p и t x – время движения погрузчика с пачкой и без пачки, с; t1 – время захвата пачки (принимается 80–100 с); t2 – время укладки пачки (принимается 100–120 с); t p + tx = 2 ⋅ lпог , Vср (3.44) где lпог – путь перемещения погрузчика, м, зависит от глубины штабеля хлыстов или деревьев, принимается 10–15 м; Vср – средняя скорость движения погрузчика, м/с, Vср = 0,5–0,6 м/с. Средний объем погружаемой пачки зависит от грузоподъемности базовой машины погрузчика и составляет для лесопогрузчиков на базе трактора ТЛТ-100 2,5–3,0 м3, на базе ТТ-4М – 3–4,0 м3, для колесных фронтальных погрузчиков – 1,5–2,5 м3. Производительность погрузчиков-лесоштабелеров. Для манипуляторных погрузчиков полноповоротного типа (например, ЛТ-72А, John Deere 2154D, Tigercat Т250D) продолжительность цикла погрузки определяется по зависимости tц = t1 + 2tпов + t2 , (3.45) где t1 – время захвата пачки (принимается 25–30 с); tпов – время поворота поворотного основания погрузчика, с; t2 – время укладки пачки (принимается 20–30 с). Продолжительность поворота tпов вычисляется по формуле α tпов = 0,17 , n (3.46) где n – частота вращения поворотной платформы, об/мин, n = 5–12; α – угол поворота поворотной платформы, 120–180°. Средний объем погружаемой пачки зависит от грузоподъемности базовой машины погрузчика и составляет для манипуляторных 39 лесопогрузчиков типа ЛТ-72 при погрузке сортиментов 0,6–1,0 м3, для John Deere 2154D, Tigercat Т250D на погрузке сортиментов – 1,5–2,5 м3, на погрузке хлыстов – 2,5–3 м3. В зависимости от конкретных таксационных показателей древостоя и эксплуатационных условий расчетная сменная выработка погрузчиков составляет 150–450 м3. Технические характеристики челюстных и манипуляторных лесопогрузчиков представлены в табл. 3.20, 3.21. Таблица 3.20 Технические характеристики челюстных лесопогрузчиков Показатели ПЧ-1 ЛТ-65Б ЛТ-188 Базовый трактор ТЛТ-100 ТТ-4 Грузоподъемность, т 3,2 3,5 Мощность двигателя, кВт 70 86 Наибольшая высота разгрузки, м 2,8 4 Конструктивная масса, кг 11 300 16 800 База Гусеничная Гусеничная ТТ-4М 4 100 4 18 500 Гусеничная «Амкодор352Л» «Амкодор» 3,8 120 4,5 13 800 Колесная Таблица 3.21 Технические характеристики манипуляторных лесопогрузчиков Показатели Грузоподъемность, т Мощность двигателя, кВт Наибольшая высота разгрузки, м Конструктивная масса, кг Скорость поворота платформы, об/мин Вылет манипулятора, м ЛТ-72А John Deere 4154D 2 96 7,2 17 400 8 7,6 6 166 8 27 700 12,6 9,8 Tigercat 250D T250D 7 7 215 215 8 8 17 000 25 500 12 12 9,8 9,8 3.3. Определение потребного количества оборудования и рабочих На лесосечных работах в настоящее время применяется бригадная форма организации труда. Бригады могут быть операционными, комплексным и сквозными. Операционная бригада выполняет только одну технологическую операцию, например, трелевку или очистку деревьев от сучьев. Комплексная бригада выполняет комплекс лесосечных работ – от валки деревьев до очистки деревьев от сучьев или погрузки. Комплексные бригады, работающие в 1,5–3 смены и выполняющие все технологические операции от валки до погрузки древесины на лесовозный транспорт, называют сквозными. 40 Организация двух-трехсменного режима работ обеспечивает увеличение комплексной выработки за счет более полного использования рабочего времени и сокращения простоев машин. Двухсменную работу следует рекомендовать на валке деревьев машинным способом, трелевке подготовленных пачек деревьев, очистке деревьев от сучьев и погрузке древесины на лесовозный транспорт. Валка деревьев и очистка от сучьев с помощью переносных моторных инструментов и трелевка чокерными тракторами производится только в одну смену. Суточное задание бригады находится исходя из условия, что выработка на отдельных операциях при проведении основных работ должна быть примерно равна. При этом ведущей операцией считается трелевка. Допускается многосменная машинная валка, трелевка, обрезка сучьев, погрузка. Валка бензомоторными пилами ведется только в односменном режиме. Например, для соблюдения условия сбалансированной пооперационной сменной выработки (с учетом числа машин) для бригады, осуществляющей операции валки, трелевки, обрезки сучьев и погрузки, условие будет выглядеть следующим образом: 2 4 П1см ⋅ п1 ⋅ а1 ≈ П см ⋅ п2 ⋅ а2 ≈ П 3см ⋅ п3 ⋅ а3 ≈ П см ⋅ п4 ⋅ а4 , (3.47) где П iсм – производительность механизма i-й операции; пi – число механизмов, занятых на i-й операции; аi – сменность на i-й операции. Тогда суточное задание бригады определяется как Вбр = Bmin + Bmax , 2 (3.48) где Bmin – минимальная выработка машин на одной операции с учетом их числа; Bmax – максимальная выработка машин. Пример расчета: Лесозаготовительная бригада заготавливает сортименты. Состав бригады: вальщик с бензопилой, манипуляторный трелевщик деревьев ЛП-18К, сучкорезно-раскряжевочный процессор John Deere 2154G, погрузчик сортиментов Tigercat Т250D. Расчетная производительность равна 100, 130, 250 и 300 м3 соответственно. Планируется односменный режим работы, число вальщиков – 2, трелевка (2 машины), обрезка сучьев и раскряжевка (1 машина), погрузка (1 машина). Тогда: 100 ⋅ 2 ⋅ 1 ≈ 130 ⋅ 2 ⋅ 1 ≈ 250 ⋅ 1 ⋅ 1 ≈ 300 ⋅ 1 ⋅ 1 или 200 ≈ 260 ≈ 250 ≈ 300; 41 200 + 300 = 250 м3. 2 После выполнения расчетов заполняется форма, приведенная в табл. 3.22. В строки таблицы заносят запланированные технологические операции, выполняемые машинами и механизмами лесозаготовительной бригады. Данные в табл. 3.22 приведены для рассмотренного выше примера расчета. Число необходимых по норме рабочих (колонка 5) находится делением суточного задания бригады на производительность каждой машины или механизма для данной операции, при этом сумма не округляется до целого числа. Сумма чисел колонки 6 округляется до целого числа. Вбр = Таблица 3.22 Потребное количество основного оборудования и рабочих Наименование Число Суточное ПроизвоЧисло Марка Потребработ смен или дительрабочих меха- ное колиработы сменное ность менизма чество по фактив сутки задание ханизма, норме чески механизбригады, м3/см мов принято 3 м 1 2 3 4 5 6 7 8 Валка 1 100 2,5 1 БП 1 Трелевка 1 130 1,9 2 ЛП-18К 2 Обрезка сучьев и John 250 раскряжевка 1 250 1 1 Deere 1 2154G Погрузка сортиTigercat 1 300 0,83 1 1 ментов Т250D Всего в бригаде 6,2 6 После составления табл. 3.22 определяют комплексную норму выработки на основных работах по формуле ВН = Вбр.сут ар , (3.49) где ар – число рабочих в бригаде по норме. Затем определяется фактическая выработка на человеко-день по формуле Вбр.сут ВФ = , (3.50) аф где аф – фактически принятое число рабочих в бригаде. 42 Тогда процент выполнения норм выработки равен Р = 100 ар аф . (3.51) При правильно принятом рациональном составе бригады процент выполнения норм выработки должен составить 95–110 %. 3.4. Расчет потребного количества бригад Для проведения лесосечных работ, хранения и обслуживания машин, питания, проживания рабочих формируется мастерский участок, которым руководит мастер. Вследствие значительного удаления районов лесозаготовки от населенных пунктов, как правило, мастерские участки работаю вахтовым методом. В зависимости от объема заготовки, удаленности и лесосырьевых условий в составе мастерского участка может быть от одной до 5-6 лесозаготовительных бригад. Это зависит от возможностей оперативного руководства бригадами, наличия хорошего технического обслуживания и резервных механизмов, условия быта работников и снабжения горюче-смазочными материалами (ГСМ). Вопросы технического обслуживания и текущего ремонта лесозаготовительного оборудования на мастерском участке решает звено слесарей. Условия быта работников комплексных бригад и других рабочих мастерского участка формируются исходя из следующих возможностей: наличие передвижных жилых вагончиков, обогреваемых домиков, мобильных бань для бригады, мобильной столовой, специализированной стоянки тракторов, склада ГСМ, навеса для отдыха, утепленных мобильных и стационарных боксов для ремонта и обслуживания техники. Также на территории мастерского участка может размещаться техника и оборудование подготовительных бригад (бульдозеры, самосвалы, экскаваторы, тралы и тягачи, топливозаправщики, автомобили оперативные, водовозки). Основными документами мастерского участка, которые определяют работу, являются технологическая карта и наряд-допуск. Технологическая карта составляется техническим руководителем заготовительного пункта, который составляет ее на основании натурального анализа лесосеки. Мастер обязан ознакомиться с технологической картой и, изучив ее, прояснить все вопросы. До начала разработки лесосеки мастер обязан ознакомить с технологией заготовительную бригаду, объяснить последовательность работ и порядок разработки. Мастер знакомит бригаду с нормами 43 выработки, проводит инструктажи по охране труда с работниками, ведет соответствующую документацию. Во время лесосечных работ мастер контролирует разработку лесосеки, следит за технологией и порядком выполнения, пресекает нарушения техники безопасности работников. Также мастер следит за своевременным выполнением работ, следит за работой техники, обеспечивает снабжение топливом и смазочными материалами, инвентарем и быстроизнашивающимися материалами (пильные цепи, ножи, канаты). Потребное количество комплексных бригад для выполнения производственного задания определяется по формуле тб = 1 Qгод + п ⋅ t , N Вбр (3.52) где N – число рабочих дней в году; Qгод – годовое производственное задание, м3; n – число лесосек, разрабатываемое за год всеми бригадами; t – время на перебазировку из одной лесосеки в другую (принимается 0,5 дня). На первом этапе определяется требуемое число бригад, исходя из заданного объема заготовки лесоматериалов. При этом число лесосек, разрабатываемых предприятием ежегодно, составляет п= Qгод , Sл М (3.53) где S л – площадь одной лесосеки, га; М – запас древесины на га, м3. На втором этапе полученное дробное число бригад округляется до целого. Затем для обеспечения полной производственной загрузки принятого числа бригад проводится корректировка годового объема заготовки леса и числа разрабатываемых лесосек: Qгод ⋅ mб0 1 Q год = , mб (3.54) 1 где Qгод – объем лесозаготовки, откорректированный в расчете на полную загрузку бригад, м3; mб0 – принимаемое целое число бригад. Отсюда: Q1год п = . Sл М 1 44 (3.55) Пример расчета: Объем заготовки по заданию – 100 тыс. м3, размер лесосеки 300×600 м, запас на 220 м3/га, сменное задание бригады – 250 м3, односменный режим работы, 250 рабочих дней в году: Sл = 300 ⋅ 600 = 180 000 м2 = 18 га, п= тб = 100 000 = 25 лесосек, 18 ⋅ 220 1 100 000 + 25 ⋅ 0,5 = 1,65 бригады. 250 250 Принимаем целое число бригад – 2 ед., тогда Q1год = 100 000 ⋅ 2 = 121 212 м3 , 1,65 п1 = 121 212 = 31 лесосека. 18 ⋅ 220 Площадь годового лесфонда Sгод = 31 ⋅ 18 = 558 га = 5 580 000 м 2 . Для дальнейших расчетов используется откорректированный объем заготовки и число разрабатываемых лесосек. 3.5. Технологическая карта на разработку лесосеки Технологическая карта является основным техническим документом, определяющим установленную для разработки лесосеки технологию. Она служит кратким руководством при производстве лесосечных работ и предназначена для оказания помощи мастеру леса в организации работ в оптимальных условиях и обеспечении выполнения плана производства при наименьших затратах труда и материальных средств (прил. 3). Карта должна содержать: 1. Схему разработки лесосеки с указанием времени ее разработки (начало и окончание). 2. Характеристику лесосеки (эксплуатационная площадь, ликвидный запас, состав насаждений, средний запас на 1 м2, средний объем хлыста, характеристика подроста). 45 3. Технологические указания (порядок работы в лесосеке, способы выполнения основных работ и очистки лесосеки). 4. Количественные показатели (сменное задание мастерскому участку, количество комплексных бригад, сменное задание на бригаду, сменное задание на погрузке, число смен работы на основных работах, число работающих механизмов на валке, трелевке, обрезке сучьев и погрузке, прочие указания). 5. Указания по охране труда и противопожарных мероприятиях. Контрольные вопросы и задания 1. Что такое лесосека? 2. Что такое секция лесосеки? 3. Назовите технологические схемы разработки лесосек, применимые для работы валочно-пакетирующих машин. 4. Какие вы знаете основные элементы лесосеки? 5. Какие существуют способы примыкания лесовозного уса к лесосеке? 6. Назовите рекомендуемое предельное расстояние трелевки при использовании гусеничных трелевочных тракторов и колесных трелевочных машин. 7. От чего зависит среднее расстояние трелевки? 8. Чем ограничивается объем трелюемой пачки? 46 4. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ Перед началом и в ходе работ, связанных с заготовкой леса (основные работы), проводится ряд мероприятий, необходимых для обеспечения безопасности, создания комфортных условий труда и отдыха и повышения производительности на основных работах. В соответствии с приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ № 367 от 27.06.2016 г. «Об утверждении видов лесосечных работ, порядка и последовательности их проведения, формы технологической карты лесосечных работ, формы акта осмотра лесосеки и порядка осмотра лесосеки» в ходе проведения подготовительных работ выполняется обязательный их перечень. Производится разметка в натуре границ погрузочных пунктов, трасс магистральных и пасечных волоков (технологических коридоров), производственных и бытовых площадок, границ лесных дорог, мест размещения лесных складов, других строений и сооружений. Разметка осуществляется путем прорубки граничных визиров. Трудозатраты на прорубку граничных визиров определяются как l ⋅n Т3 = 1 , H1 (4.1) где l1 – протяженность визиров на разрабатываемой лесосеке; n – количество лесосек, разрабатываемых в год всеми бригадами; Н1 – норма выработки на прорубку визиров на 1 человеко-день, м (табл. 4.1). Таблица 4.1 Нормы выработки на подготовительные работы Наименование работ Разметка границ пасек и волоков визиром Подготовка лесосек к работе Подготовка магистральных волоков для тракторной трелевки Устройство погрузочной площадки для челюстного погрузчика на одну площадку 30х30 м: – на сухих грунтах – на влажных грунтах Строительство усов лесовозных дорог: – на сухих грунтах – на влажных грунтах Единицы измерения м м2 м Нормы выработки на человеко-день 2 000–2 500 18 000 60 шт шт 0,2 0,1 м м 10 5 Протяженность визиров определяют графическим путем, используя технологическую карту разработки лесосеки. Визирами ограничи47 ваются: при машинной технологии – зона безопасности, магистральные волоки, границы уса, периметр лесосеки; при механизированной технологии дополнительно ограничиваются границы пасек (делян). Ширину пасек ориентировочно можно принять 25–30 м при работе с сохранением подроста и 30–60 м при работе без сохранения подроста. Ориентировочно протяженность визиров равна 100–120 м/1 га площади при машинной заготовке и 160–200 м/1 га при механизированной заготовке с валкой бензопилами. Производится рубка деревьев на площадях погрузочных пунктов, трассах магистральных и пасечных волоков (технологических коридорах), производственных и бытовых площадках, включая виды (породы) деревьев и кустарников, заготовка древесины которых не допускается; рубка деревьев на площадях лесных дорог, в местах размещения лесных складов, других строений и сооружений, включая виды (породы) деревьев и кустарников, заготовка древесины которых не допускается; рубка аварийных деревьев за границами лесосеки, угрожающих безопасной работе, включая виды (породы) деревьев и кустарников, заготовка древесины которых не допускается. Общая площадь под погрузочными пунктами, производственными и бытовыми объектами должна составлять от общей площади лесосеки: − на лесосеках площадью более 10 га: не более 5 % при сплошных рубках, не более 3 % – при выборочных рубках; − на лесосеках площадью 10 га и менее: при сплошных рубках с последующим возобновлением – до 0,40 га, при сплошных рубках с предварительным возобновлением и при постепенных рубках – 0,30 га, при выборочных рубках – 0,25 га; − на лесосеках сплошных рубок площадью более 10 га для создания межсезонных запасов древесины общая площадь погрузочных пунктов, производственных и бытовых площадок – не более 15 % от площади лесосеки, с повреждением почвы – не более 3 %; − на лесосеках сплошных рубок с последующим искусственным лесовосстановлением общая площадь под погрузочными пунктами, производственными и бытовыми объектами не ограничена. Размещение погрузочных пунктов, трасс магистральных и пасечных волоков (технологических коридоров), дорог, производственных, бытовых площадок на лесосеке производится с учетом максимального сохранения видов (пород) деревьев и кустарников, заготовка древесины которых не допускается, а также других ценных объектов, указанных в лесохозяйственном регламенте. 48 Общая площадь трасс волоков и дорог должна составлять при сплошных рубках не более 20 %, при выборочных – не более 15 % от площади лесосеки. На лесосеках сплошных рубок, проводимых с применением многооперационной техники, допускается увеличение площади волоков и дорог до 30 % общей площади лесосеки. При рубках в горных условиях ширина трасс волоков для самоходных канатных установок не должна превышать 10 м. Пасечные волоки должны закладываться по горизонталям. На лесосеках сплошных рубок с последующим искусственным лесовосстановлением площадь трасс волоков и дорог не ограничивается. В равнинных лесах при сплошных рубках без сохранения подроста в условиях типов леса, в которых минерализация поверхности почвы имеет положительное значение для лесовосстановления, площадь волоков и дорог не ограничивается. Объем древесины, вырубаемой при размещении магистральных и пасечных волоков, производственных и бытовых площадок, учитывается при определении общей интенсивности выборочных рубок. Трудозатраты на подготовку лесосек к работе рассчитываются как Т2 = Sгод , Н2 (4.2) где S год – площадь годового лесосечного фонда, м2; Н 2 – норма на подготовку лесосек к работе на 1 м2 (см. табл. 4.1). Подготовка магистральных трелевочных волоков находится по формуле l n T3 = вол , H3 (4.3) где lвол – протяженность магистральных трелевочных волоков на разрабатываемой лесосеке, м; Н 3 – норма на подготовку волоков на 1 человеко-день, м (см. табл. 4.1). Подготовка погрузочных пунктов находится как Т4 = nn ⋅ n , Н4 (4.4) где nn – принятое и обоснованное число погрузочных пунктов на разрабатываемой лесосеке; Н 4 – норма выработки на подготовку одной погрузочной площадки, чел. дн (см. табл. 4.1). 49 Число погрузочных пунктов на разрабатываемой лесосеке определялось ранее в ходе расчетов среднего расстояния трелевки. Для b способа разработки широким фронтом nn = (см. рис. 3.2, а). 60 Строительство лесовозных усов рассчитывается по формуле Т5 = lуn Н5 , (4.5) где l у – протяженность уса(ов) на разрабатываемой лесосеке, м; Н 5 – норма выработки на строительство лесовозного уса на 1 человекодень, м. Тип дорожного покрытия лесовозного уса определяется на основании несущей способности грунта. Протяженность лесовозного уса определяется графическим путем. При подготовке лесосек к разработке с использованием машин на валке часть работ не выполняется. При машинной валке опасные деревья спиливают и приземляют машиной в процессе разработки лесосеки. Разметка волоков также зависит от работающей системы машин на основных работах и при использовании ВПМ и валочнотрелевочных машин не проводится. При планировании объема, трудоемкости, сроков проведения подготовительных работ необходимо предусмотреть всестороннее обеспечение бригад необходимыми инструментами, транспортными средствами, объектами социальнобытового назначения. Необходимо заполнить таблицу набора оборудования и механизмов для подготовительной бригады (табл. 4.2). Таблица 4.2 Примерный набор оборудования для подготовительной бригады Вид работ Прорубка визиров Подготовка лесосек к работе, в том числе уборка опасных деревьев Подготовка магистральных волоков для тракторной трелевки, строительство лесовозных усов, погрузочных площадок Оборудование Доставка рабочих – УАЗ 3909 Топоры, мерная лента, буссоль, GPRS-трекер Доставка рабочих – УАЗ 3909 Бензопила «Штиль 375» Лебедка переносная Доставка рабочих – УАЗ 3909 Бульдозер Shantui SD23 Транспортировка бульдозера – прицеп, трал ЧЗПТ 9359 (27 т), тягач КАМАЗ 53504 Доставка инертных материалов, подсыпка – самосвал КАМАЗ 6520, погрузка самосвала – экскаватор ЮМЗ-82 Вагончик жилой мобильный 50 Число рабочих на подготовительных работах определяется по формуле 5 ∑ Тк Рп = 1 N (чел), (4.6) 5 где ∑ Т к – суммарные трудозатраты на подготовительных работах по 1 отдельным видам работ, чел. дн; N – число дней работы в году, N = 250 . Контрольные вопросы и задания 1. Что относится к вспомогательным работам на лесосеках? 2. Что входит в состав вспомогательного оборудования? 3. Опишите требования к планированию и оборудованию мастерских участков. 4. Какая основная цель вспомогательных работ на лесосеке? 5. В чем заключается техническое обслуживание и ремонт оборудования в условиях лесосеки? 6. Объясните, что относится к обустройству мастерского участка. 51 5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ К вспомогательным работам на лесосеках относятся техническое обслуживание машин, обеспечение горюче-смазочными материалами, содержание инструмента, а также бытовое обслуживание рабочих, организация горячего питания, перевозка на лесосеку и обратно, обеспечение обогревательными домиками. Трудозатраты на подготовку режущего инструмента (пильные цепи, диски) находят как n k a NH з Т1 = ∑ i 3 i , T (5.1) где пi – число работающих механизмов, имеющих режущий инструмент i-го вида (валочные машины, харвестеры, бензопилы); k3 – коэффициент, учитывающий потребность в заточке в течение смены: для бензопил – 2, для цепных валочных машин – 1, для дисковых валочных машин – 0,1; ai – сменность работы механизмов i-го вида; N – число дней работы в году; T – продолжительность смены, ч; H з – норматив затрат труда на подготовку режущего инструмента i-го вида, чел. ч/шт (табл. 5.1). Трудозатраты на техническое обслуживание (ТО) и текущий ремонт (ТР) рассчитываются исходя из отработанных моточасов. При определении количества работающих механизмов необходимо учесть количество машин, а также запланированное число лесозаготовительных бригад, определенных ранее. При обосновании объема вспомогательных работ и применяемого оборудования (табл. 5.2) необходимо указать, какие станки используются для заточки пильных цепей, каким образом получают электроэнергию для этих станков в условиях лесосеки, кто, где и на каком оборудовании производит заправку ГСМ машин, их ремонт и техническое обслуживание. Таблица 5.1 Нормативы трудоемкости на вспомогательных работах Наименование работ Нормативы затрат труда Содержание и обслуживание механизмов, чел. ч/машиносмену: – бензопилы – валочно-пакетирующие машины 52 0,45 4,5 Окончание табл. 5.1 Наименование работ – харвестеры на гусеничной базе – харвестеры на колесной базе – трелевщики – скиддеры гусеничные – трелевщики – скиддеры колесные – трелевщики манипуляторные гусеничные – трелевщики манипуляторные колесные – трелевщики чокерные – форвардеры колесные – машины сучкорезные – погрузчики челюстные фронтальные – погрузчики челюстные перекидного типа – погрузчики манипуляторные грузоподъемностью до 2 т – погрузчики манипуляторные грузоподъемностью более 2 т Заточка цепи бензопилы, чел. ч/шт Заточка цепи ВПМ, харвестера, чел. ч/шт Смена зубчатого венца дисковой ВПМ, чел. ч/шт Ремонт чокеров, чел. дн/смену Доставка топливно-смазочных и других вспомогательных материалов, чел. дн/1000 м3 Прогрев тракторов в зимнее время, подогрев воды на лесосеке и охрана машин, чел. дн/1000 м3 Нормативы затрат труда 4,5 3,8 3,45 2,9 3,2 2,95 3,43 2,45 3,0 2,0 2,85 2,2 3,0 0,159 0,304 2,5 0,05 2 4 Таблица 5.2 Примерный перечень вспомогательного оборудования Наименование оборудования Машина технического обслуживания Тип машины ЛВ-8А (Т-142Б) для отдельных мастерских участков и СРПМ-3А ВМ-3М ЛВ-157-01 ЛВ-150-1, ЛВ-115 ЛВ-56, ЛВ-85 ПС-8, ПС-16 ПВ-8, ПВ-16 «Урал-4320» УАЗ КАМАЗ ЛВ-56 «Топаз», «Карат» Водомаслогрейка Слесарно-инструментальная мастерская Теплогенератор Обогревательные домики Передвижная столовая Вагончик жилой Автомобиль оперативный Автомобиль мастера Вахтовый автомобиль Домик мастера Радиостанция Примечание. Обогревательные домики поставляются каждой бригаде. Расчеты трудозатрат на ТО и ТР сводятся в таблицу (табл. 5.3, пример расчета для числа бригад = 2). 53 Числовые значения колонки 6 получают путем перемножения значений колонки 4 и 5. Числовые значения колонки 7 получают путем деления величины в колонки 6 на 8 (число часов в смене). Сумма чисел колонки 7 дает годовые трудозатраты на ТО и ТР. Таблица 5.3 Годовые трудозатраты на ремонт и обслуживание основного оборудования Марка машин и механизмов Количе- Число смен Число ма- Удельная тру- Трудоство работы шино-смен доемкость на емкость работаю- в год одно- в год на все ТО и ТР, на ТО щих мего меха- механизмы чел. ч/машино- и ТР, ханизмов низма смену чел. ч 1 2 3 4 5 6 БП «Штиль» 2 250 500 0,45 225 ЛП-18К 4 250 1 000 3,2 3200 John Deere 2 250 500 3,0 1 500 2154G Tigercat 2 250 500 3,0 1 500 250D Трудоемкость на ТО и ТР, чел. дн 7 28,1 400 187,5 187,5 Т2 = ∑803 Техническое обслуживание техники, текущий ремонт производятся с применением мобильных ремонтных боксов, тракторовтопливозаправщиков, комплектов диагностического оборудования. Заточка цепей осуществляется на заточных станках, как правило, размещаемых в передвижных вагончиках. Студент должен запланировать необходимое оборудование и оснастку для ремонта и обслуживания лесозаготовительной техники проектного варианта. Для трелевочных машин с чокерной оснасткой определяют трудозатраты на ремонт чокеров: T3 = naNH ч , (5.2) где n – число работающих тракторов с чокерной оснасткой; a – сменность работы; H ч – норматив затрат труда на ремонт чокеров, чел. дн/машино-смену. Доставка ГСМ осуществляется бензовозами на шасси автомобилей повышенной проходимости. В зависимости от объема заготовки следует запланировать необходимое количество бензовозов. Для объема заготовки до 150 тыс. м3 достаточно 1 бензовоза. При объеме заготовки более 150 тыс. м3 необходимо запланировать 2 бензовоза. 54 Трудозатраты на доставку дизельного топлива, бензина, смазочных и других вспомогательных материалов находятся по формуле Q1год Н гсм T4 = , 1 000 (5.3) где Q1год – годовой объем заготовки леса (с учетом корректировки), м3; H гсм – норматив затрат труда, чел. дн. Прогрев тракторов в зимнее время производится индивидуальными подогревателями («Планар», Webastо) и групповыми установками подогрева. Тракторы, система охлаждения которых работает на воде, заправляют горячей водой от передвижных водомаслогреек. Трудозатраты на прогрев тракторов в зимнее время, подогрев воды на лесосеке и охрану машин находятся как Q1год Н п Т5 = , 1 000 (5.4) где H п – норматив затрат труда на прогрев, чел. дн/1 000 м3. Для перевозки рабочих применяют вахтовые автомобили и автобусы повышенной проходимости. Необходимо запланировать количество автобусов или вахтовых автомобилей исходя из числа посадочных мест и числа рабочих. Трудозатраты на перевозку рабочих к месту работы и обратно определяются по зависимости Т 6 = Nа , (5.5) где a – сменность работы мастерских участков. Для обеспечения горячего питания на мастерский участок с числом рабочих до 30 человек выделяется повар котлопункта, с числом рабочих свыше 30 человек – повар и кухонный работник. Число рабочих на вспомогательных работах определяется по формуле 6 ∑ Тк Рп = 1 N + ( 2−4 ) , чел, (5.6) 6 где ∑ Т к – суммарные трудозатраты на вспомогательных работах 1 по отдельным видам работ, чел. дн; N – число дней работы в году, N = 250 . 55 Для охраны мастерского участка назначается сторож, который по совместительству может выполнять обязанности истопника при разогреве машин в зимнее время. Контрольные вопросы и задания 1. Что относится к вспомогательным работам на лесосеках? 2. Что входит в состав вспомогательного оборудования? 3. Опишите требования к планированию и оборудованию мастерских участков. 4. В чем основная цель вспомогательных работ на лесосеке? 5. Объясните, в чем заключается техническое обслуживание и ремонт оборудования в условиях лесосеки. 6. Что относится к обустройству мастерского участка? 56 6. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ К заключительным лесосечным работам относятся следующие работы: − очистка (доочистка) мест рубок от порубочных остатков; − снос созданных лесных складов, других строений и сооружений; − приведение в состояние, пригодное для использования по назначению, лесных дорог, имевшихся до осуществления лесосечных работ; − приведение в надлежащее состояние нарушенных мостов, просек, водотоков, ручьев, рек. Очистка мест рубок от порубочных остатков должна проводиться одновременно с рубкой лесных насаждений и трелевкой древесины. После проведения указанных работ допускается доочистка лесосек. Очистка мест рубок осуществляется следующими способами: 1) укладка порубочных остатков на волоки с целью их укрепления и предохранения почвы от сильного уплотнения и повреждения при трелевке; 2) сбор порубочных остатков в кучи и валы с последующим сжиганием их в пожаробезопасный период; 3) сбор порубочных остатков в кучи и валы с оставлением их на месте для перегнивания и для подкормки диких животных в зимний период; 4) разбрасывание измельченных порубочных остатков в целях улучшения лесорастительных условий; 5) укладка и оставление на перегнивание порубочных остатков на месте рубки; 6) вывоз порубочных остатков в места их дальнейшей переработки. Указанные способы очистки мест рубок при необходимости могут применяться комбинированно. Очистка лесосек сплошных рубок с последующим искусственным лесовосстановлением должна производиться способами, обеспечивающими создание условий для проведения всего комплекса лесовосстановительных работ (подготовка участка и обработка почвы, посадка или посев лесных культур, агротехнические уходы), а также ухода за молодняками. Очистка лесосек сплошных рубок с наличием подроста ценных пород должна осуществляться способами, обеспечивающими его 57 сохранность. Сжигание порубочных остатков сплошным палом не допускается. При трелевке деревьев с кронами сжигание порубочных остатков должно производиться по мере их накопления на специально подготовленных площадках. В горных условиях в целях предотвращения эрозионных процессов порубочные остатки должны укладываться на трелевочные волоки, а также в валы, располагаемые по горизонталям склонов с расстоянием между ними 8–10 м. Наиболее эффективным способом является механизированная очистка лесосек, которая производится тракторными подборщиками сучьев сразу после окончания разработки лесосеки, в том числе и в зимний период при глубине снега до 0,5 м. Одновременно со сбором порубочных остатков проводится рыхление поверхностного слоя почвы, что содействует последующему естественному лесовозобновлению. Этот способ рекомендуется применять при разработке лесосек без подроста, а также на лесосеках, предназначенных для искусственного лесовозобновления. Лесосечные отходы могут использоваться для технологических и топливных нужд. Существенным недостатком при заготовке лесосечных отходов является их неоднородность по составу, а транспортировка насыпным методом занимает значительные объемы. Дальнейшее совершенствование технологии сбора и упаковки лесосечных отходов связано с их уплотнением. На основании этого разработаны специализированные машины на базе форвардера для сбора и пакетирования лесосечных отходов – подборщикипакетировщики. Подборщик-пакетировщик (харвестер биомассы) представляет собой шасси форвардера, на технологическом модуле которого установлена пакетируюшая установка, предназначенная для уплотнения и обвязки лесосечных отходов. Примером таких подборщиков могут служить машины John Deere 1490D, Valmet ENFO2000, Valmet WoodPac, Ponsse BTS, Fiberpac 370B. Фотография харвестера биомассы John Deere 1490D, выполняющего технологическую операцию по обвязке пакета лесосечных отходов, представлена на рис. 6.1. Пакетировочные установки подборщиков-пакетировщиков, как правило, имеют подающие вальцы и пресс с механизмом обвязки пакета отходов. Цепной пилой или ножами производится обрезка пакета 58 до стандартной длины. Подборщик-пакетировщик может быть переоборудован в форвардер снятием пакетировочного модуля и установкой коников, что делает применение машины универсальной. Механизированную очистку от порубочных остатков и валежника выполняют специальными бригадами в составе двух-трех человек. Каждая бригада должна иметь подборщик сучьев и одну бензопилу. Рис. 6.1. Харвестер биомассы John Deere 1490D Число бригад, обеспечивающих выполнение производственного задания по очистке лесосек, определяется по формуле nб = Sгод , H б ⋅ m0 ⋅ N 0 (6.1) где Sгод – площадь годового лесосечного фонда, га; Н б – норма выработки на 1 человеко-день, га; m0 – число рабочих в бригаде (для очистки лесосек вручную m0 = 3–4, подборщиками-пакетировщиками – m0 = 1 ); N 0 – число дней работы в год на очистке лесосек, N 0 = = 100–120 дней. Норма выработки на очистке лесосек принимается при очистке вручную без сжигания на 1 человеко-день 0,2 га, со сжиганием (зимнее время работы) – 0,15 га. При очистке харвестерами биомассы норма выработки – 2,5 га на 1 человеко-день. 59 Раскряжевка неликвидной стволовой древесины на лесосеке производится бензопилами. Сменная производительность бензопилы при обслуживании одним раскряжевщиком составляет 15–20 м3. Сбор раскряжеванной неликвидной древесины с подноской до 20 м и укладкой в кучи объемом 1,5–2,0 м3 производится рабочими вручную. Контрольные вопросы и задания 1. Какие виды работ относятся к заключительным лесосечным работам? 2. Назовите основную цель заключительных лесосечных работ. 3. Какие существуют способы очистки мест рубок от порубочных остатков? 4. Какие существуют способы утилизации лесосечных отходов? 5. Что такое харвестер биомассы? Опишите технологию его работы. 60 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЯ Лесовозобновление – это выращивание леса на вырубленных лесных площадях или процесс формирования нового поколения леса. Лесовозобновление в зависимости от степени участия человека может быть: − естественным; − искусственным; − комбинированным. Естественное возобновление леса – процессы непрерывной смены поколений древесной растительности в лесных сообществах, а также появления, роста и развития лесной растительности на территориях, где она ранее существовала и была уничтожена вследствие различных факторов, например вырубки древостоя. Естественное возобновление леса возможно без вмешательства человека, а также при проведении комплекса мероприятий: сохранение подроста при лесосечных работах, оставление семенных деревьев и куртин на вырубках, очистка лесосек от порубочных остатков, минерализация поверхности почвы для улучшения условий прорастания семян древесных растений. При проведении сплошных рубок, независимо от способа возобновления, в сосновых, лиственничных и темнохвойных лесах оставляют обсеменители в виде одиночно стоящих ветроустойчивых семенников, семенных групп, куртин, полос. В этих лесах оставляют на лесосеке 12–15 одиночных семенников или не менее одной группы из 6–8 деревьев на 1 га. Расстояние между обсеменителями не должно превышать 100 м. В качестве обсеменителей оставляют элитные деревья господствующего полога 1-2 классов роста с хорошо развитой кроной. Эти требования должны быть отражены в указаниях технологической карты. Искусственное лесовозобновление – создание лесных культур на лесных землях с целью воспроизводства высокопродуктивных насаждений хозяйственно-ценных главных пород, а также сохранения и повышения природоохранных и других полезных свойств леса. Осуществляется посевом семян, посадкой сеянцев и саженцев. Проводят его прежде всего на участках, где естественное возобновление леса не дает хороших результатов или где необходимо обеспечить повышение продуктивности и качества насаждений. Способ лесовозобновления для каждой лесосеки определяют на основании анализа возможности естественного и искусственного 61 лесовозобновления. Так, в исходных данных для курсового проектирования (табл. П1, прил. 1) указано количество и состояние жизнеспособного подроста хозяйственно-ценных пород на лесосеке. Для определения связи между количеством подроста до рубки и его количеством после рубки воспользуемся формулой М = М 0 ⋅ к1 ⋅ к2 ⋅ Рϕ, (7.1) где М 0 – количество подроста на лесосеке до рубки, тыс. шт; к1 – коэффициент отношения площади, занимаемой волоками, площадками и другими технологическими объектами, к общей площади лесосеки: к1 = (1 − S1 ), S (7.2) S1 – суммарная площадь пасечных, магистральных волоков, погрузочных пунктов, находящихся на лесосеке, м2; S – площадь лесосеки, м2; к2 – коэффициент сохранения подроста: зимой к2 = 0,7, летом к2 = 0,5; Р – коэффициент выживания подроста, Р = 0,6; ϕ – зональный коэффициент, ϕ = 0,8. Расчетное количество подроста после рубки сравнивают с нормативными данными (табл. 7.1) для выбора того или иного лесовосстановительного мероприятия. Таблица 7.1 Шкала оценки состояния лесовозобновления Категория вырубки Почвы Требуют искусственного лесовозобновления Сухие Свежие Влажные Количество жизнеспособного подроста, тыс. шт/га, не менее 2,5 1,8 1,5 Пример расчета: По заданию на лесосеке имеется 12 тыс. шт/га жизнеспособного подроста, почва свежая, сезон заготовки – зима. Технологическая схема освоения лесосеки с применением харвестеров и форвардеров представлена на рис. 7.1. Требуется определить необходимые мероприятия по лесовозобновлению. Для этого следует определить суммарную площадь пасечных, магистральных волоков, погрузочных пунктов, находящихся на лесосеке, S1 . 600 Пасечные волока: Sпас = 3 м(300 − 50) = 28 125 м 2 . Магист16 ральные волока: S маг = 5 м ⋅ 600 = 3 000 м 2 . Погрузочные пункты: 62 отгрузка ведется широким фронтом, т. е. вся площадь зоны безопасности отводится для размещения штабелей, следовательно, S пог = 50 м ⋅ 600 = 30 000 м 2 . Тогда: S1 = 28 125 + 3 000 + 30 000 = 61125 м 2 ; к1 = (1 − 61125 ) = 0,66; 300 ⋅ 600 М = 12 000 ⋅ 0,66 ⋅ 0,7 ⋅ 0,6 ⋅ 0,8 = 2 261 шт/га. 2,261 тыс. шт ≤ 1,8 тыс. шт, следовательно, лесосека не требует искусственного лесовозобновления. Лесовозобновление будет осуществляться естественным путем при содействии (очистка лесосек и оправка жизнеспособного подроста). Рис. 7.1. Технологическая схема: 1 – лесовозный ус шириной 8 м; 2 – зона безопасности шириной 50 м; 3 – магистральный волок шириной 5 м; 4 – лента (пасека) шириной 16 м; 5 – растущий лес; 6 – харвестер; 7 – форвардер, после прохода которого формируется лента шириной 3 м; 8 – штабель сортиментов; 9 – автомобиль с манипулятором типа «Фискарс» в режиме погрузчика; 10 – сортиментовоз 63 При неблагонадежном подросте (или его малочисленности) лесозаготовители проводят искусственное лесовозобновление. Искусственное лесовозобновление подразделяется на посадки саженцев и посев семян. Для проведения мероприятий по искусственному лесовозобновлению необходимы определенные культурно-технические работы. Их подразделяют на предварительную подготовку поверхности почвы (устранение механических препятствий: удаление древеснокустарниковой растительности, пней, а также канав, траншей) и ее первичную обработку (создание минерализованного, рыхлого слоя, выравнивание поверхности). В соответствии с этим используют машины для подготовительных работ, предназначенные для срезания кустарника (кусторезы) и его сбора, корчевания пней, погрузки и вывоза камней и порубочных остатков; для первичной обработки почвы, т. е. для ее вспашки, дискования или фрезерования верхнего слоя. Под расчисткой лесных площадей следует понимать комплекс мероприятий, направленных на обеспечение беспрепятственной работы машинно-тракторных агрегатов с высокой эффективностью. Работы по расчистке на лесных землях могут проводиться несколькими способами: удалением пней и корневой системы, фрезерованием кустарника и пней вместе с почвой. Общий вид корчевателя КТ-01 представлен на рис. 7.2. Рис. 7.2. Корчеватель КТ-01 64 Срезка кустарника и мелколесья осуществляется мотокусторезами или машинными кусторезами, сгребание срезанной древесной массы в валы и кучи производится вручную или кустарниковыми граблями или корчевателями. Корчевку пней осуществляют корчевателями. Срезку и сгребание кустарника и мелколесья рекомендуется проводить в зимний малоснежный период, что обеспечивает повышение производительности труда на 15–20 % и равномерную загрузку тяговой техники в течение календарного года. Корчевка пней проводится, как правило, в летнее время. Технологический процесс фрезерования кустарниковой растительности включает в себя измельчение поверхностной и погребенной древесины, дернины, кочек, мохового очеса и перемешивание их с почвой по всей глубине обработки. При наличии густого кустарника и мелколесья, большого количества погребенной древесины целесообразно проводить предварительную срезку и сгребание наземной части древесной растительности в зимнее время. Ограничительными факторами применения глубокого фрезерования почвы являются сильная каменистость, складчатый рельеф поверхности почвы, а также мелколесье с диаметром стволов более 12–15 см. Для срезания и измельчения древесно-кустарниковой растительности применяют мульчеры роторного типа. Рабочий орган такой машины представляет собой закрепленный в подшипниках вращающийся вал − ротор. Ротор мульчера оснащается зубьями, измельчающими древесину за счет ударного воздействия (рис. 7.3). Рис. 7.3. Самоходный мульчер Raptor 800 65 Специальные лесные плуги применяют для обработки почвы в виде борозд на площадях с легкими дренированными почвами (ПКЛ-70А, ПЛ-1, Л-134); для образования микроповышений в виде гряд или в виде пластов на площадях с временно переувлажняемыми почвами, не требующими осушительной мелиорации (ПЛМ-1,5, ПДВ-1,5, ПЛД-1,2, ПЛП-135); для образования мощных пластов и осушительных канав на площадях постоянного, избыточного увлажнения (ПКЛН-500, ПЛО-400). Плуг лесной ПКЛ-70А – наиболее доступное, основное орудие для нарезки борозд шириной 0,7 м на глубину до 15 см. Общий вид трактора МТЗ с плугом ПКЛ-70А представлен на рис. 7.4. Рис. 7.4. Трактор МТЗ с плугом ПКЛ-70А Посадка лесных культур должна быть механизированной, с использованием специальных машин. Выбор лесопосадочной машины зависит от вида посадочного материала и от способа обработки почвы (нарезка борозд, создание свального гребня и т. д.). Посадку сеянцев или саженцев в дно борозды (на сухих, дренированных почвах) рекомендуется выполнять лесопосадочными машинами МЛА-1А, МЛУ-1 (рис. 7.5), МЛК-1 и ЛМД-81 (крупномерный посадочный материал), а также МЛ-1 и МПМ-1, МП-5. Следует знать, что без предварительной обработки почвы на вырубках и гарях с дренированными почвами и числом пней до 500 шт/га 66 можно использовать лесопосадочные машины МЛУ-1А, ЛМД-21. На временно переувлажненных (свежих) почвах предусматривается посадка лесных культур сажалкой СЛГ-1А. На избыточно увлажненных почвах применяют посадку по пластам с использованием сажалки СЛ-2А. Посадка выполняется весной. Рис. 7.5. Схема прицепной лесопосадочной машины МЛУ-1: 1 – рама; 2 – пружина; 3 – большой сошник; 4 – уплотняющий каток; 5 – балластный ящик; 6 – посадочный аппарат; 7 – ящик для посадочного материала; 8 – сиденье; 9 – защитное ограждение; 10 – присоединительные проушины Современный комплект для лесовозобновления может состоять из корчевателя (при необходимости), самоходного мульчера, лесного плуга и лесопосадочной машины (табл. 7.2). Количество пней на 1 га определяется по зависимости N= M , Vхл (7.3) где М – запас древесины на 1 га, м3; Vхл – средний объем хлыста, м3. При количестве пней более 600 на 1 га минерализация почвы проводится корчевателями КТ-01, ЛД-9, МРП-2, КМ-1, ТК-1,2, КРП-2,5. Корчеватели разрабатывают полосы шириной 2-3 м, где 67 производится сплошная раскорчевка. При работе плугами производится вспашка на всем протяжении полосы. Таблица 7.2 Технические характеристики лесохозяйственных машин Наименование и марка орудия Масса, Ширина кг захвата, м Корчеватели, кусторезы, орудия для расчистки Бульдозер Б10, корчеватель КТ-01 19 200 4,5 Корчеватель пней R-TOP SNUMPSCRAPER 13 000 0,80 Роторный измельчитель пней FERRI ROTOR 14 500 0,55 Машина для расчистки просек (мульчер) М-300 18 500 2,08 Плуги Плуг ПЛП-135 950 1,35 ПКЛ-70 500 0,7 Плуг лесной ПЛ-1-1 650 1,2 Плуг навесной оборотный РО-4 1 500 2,20 Фрезы Лесная фреза Seppi Starsoil 800 2,5 Лесной измельчитель BMS-F 640 1,5 Лесная фреза MAXIOIL 720 3,5 Сеялки Сеялка MAZUR 855/4,5 1 800 4,5 Сеялка пневматическая «Донэйер мт» 13 700 17 1700/114 V16 Лесопосадочные машины МЛУ-1 900 2,5 Лесопосадочный агрегат RZS-1 850 2,2 Bracke P11.a 1 100 0,6 Глубина обработки, м 0,67 0,90 0,95 0,15 0,1–0,3 0,12 До 0,15 До 0,27 До 0,4 0,2 0,35 До 0,02 До 0,02 0,1 0,08 0,1 Производительность (в гектарах) мульчеров, корчевателей рассчитывается по зависимости П = (Т − t )ϕ1 ⋅ ϕ 2 ⋅ v ⋅ s / 10 000, (7.4) где t – подготовительно-заключительное время, t = 1 800–2 200 с; ϕ1 – коэффициент использования рабочего времени, ϕ1 = 0,8–0,85; ϕ2 – коэффициент, учитывающий повороты, ϕ2 = 0,7–0,9; v – средняя скорость мульчера, корчевателя, м/с, v = 0,4–0,6 м/с; s – ширина обрабатываемой полосы, s = 2–4 м. На посадке саженцев и сеянцев применяются лесопосадочные машины МЛУ-1, СЛГ-1, СЛ-2. Производительность мульчеров, корчевателей, лесопосадочных машин, лесных плугов в среднем составляет 2–5 га/см. 68 В ходе выполнения курсового проекта необходимо запланировать необходимый для лесовозобновления набор машин и механизмов, определить трудозатраты и число рабочих на лесовозобновлении. Число механизмов определяется по зависимости n= Sгод , П ⋅ N ⋅i (7.5) где Sгод – годовая площадь лесосек, требующих возобновления, га; П – производительность механизма, га/смену; N – число дней работы в году, N = 90–120 дней; i – число смен работы в сутки. Число рабочих определяется из условия необходимого числа персонала для работы оборудования (корчевателя, мульчера, плуга, сеялки и т. д.). Следует учитывать, что ряд оборудования является прицепным, т. е. требует для буксировки трактор-тягач. Контрольные вопросы и задания 1. Что такое лесовозобновление? 2. Какие существуют способы лесовозобновления? От чего зависит их применение? 3. Объясните, в каких случаях возможно естественное возобновление леса. 4. Что такое искусственное лесовозобновление? 5. Какие существуют культурно-технические работы для проведения мероприятий по искусственному лесовозобновлению? 6. Что такое мульчер и для чего он нужен? 69 8. КОМПЛЕКТОВАНИЕ БРИГАД ОБОРУДОВАНИЕМ, РАСЧЕТ РАСХОДА ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Для выполнения годового объема лесосечных работ устанавливают общую потребность в основном, подготовительном, вспомогательном оборудовании и инструментах. К основному оборудованию относятся бензопилы, трелевочные тракторы, агрегатные машины, канатные установки, сучкорезные машины, челюстные погрузчики, подборщики сучьев и др. К инструментам относятся пильные цепи, топоры, канаты, блоки, чокеры, гидроклинья. Значения коэффициентов перехода приводятся в табл. 8.1. Таблица 8.1 Коэффициенты перехода от рабочего количества оборудования к списочному Наименование оборудования и инструментов Коэффициент перехода при односменной при двухсменной работе работе 2,0 2,0 1,3 1,5 1,5 1,8 1,2 1,5 1,2 1,5 Моторные пилы Многооперационные машины Лебедки, канатные установки Лесопогрузчики Сучкорезные машины и установки Результаты расчетов сводятся в таблицу (табл. 8.2). Для оборудования подготовительных, вспомогательных, заключительных работ, лесовозобновления, санитарно-бытового обслуживания коэффициент перехода от рабочего оборудования к списочному равен 1. Таблица 8.2 Потребное количество основного, вспомогательного оборудования и инструментов для лесосечных работ (пример выполнения) Наименование оборудования и инструментов ВПМ ЛП-19 и т. д. Бульдозер и т. д. Самосвал и т. д. Станок заточный Автомобиль вахтовый и т. д. Единица измерения Количество Коэффициент Списочное рабочего перехода количество оборудования от рабочего оборудования и инструментов к списочному и инструментов Основные работы шт. 4 1,3 5 Подготовительные работы шт. 1 1 1 шт. 1 1 1 Вспомогательные работы 1 1 1 1 2 1 1 2 70 Окончание табл. 8.2 Наименование оборудования и инструментов Подборщик сучьев и т. д. Трактор ТТ-4 ПКЛ-70 и т. д. с плугом Мотопомпа МП-600 и т. д. Единица измерения Количество Коэффициент Списочное рабочего перехода количество оборудования от рабочего оборудования и инструментов к списочному и инструментов Заключительные работы 1 1 1 1 Лесовосстановление 1 1 Борьба с пожарами 1 1 1 1 1 1 В ходе выполнения лесозаготовительных работ необходимо компенсировать износ рабочих органов и инструментов. К быстроизнашивающимся рабочим органам машин относятся пильные цепи и диски, сучкорезные ножи, стальные канаты сучкорезных машин, трелевщиков, чокеры, круги абразивные для заточки цепей. Результаты расчетов сводятся в таблицу (табл. 8.3). Таблица 8.3 Ведомость годовой потребности в быстроизнашивающемся оборудовании Наименование Для бензопил (цепи типа ПЦУ 9,35, ПЦУ 10,26, «Орегон 3/8» и т. д.) Для валочных машин (ПЦУ-20, ПЦУ-30 и т. д.) Единицы Нормативный расход Годовой измеребыстроизнашиваюобъем ния щегося оборудова- работ, м3 ния, ед./1000 м3 Пильные цепи Годовая потребность, ед. шт. шт. Канаты стальные Собирающий Коника Чокеры Сучкорезной машины: – основной – возвратный Ножи сучкорезные Круги абразивные м шт. шт. Расход стальных канатов, цепей рассчитывается с учетом нормативов (табл. 8.4). 71 Таблица 8.4 Нормативный расход инструмента на 1 000 м3 заготовленного леса Наименование Пильные цепи для бензопил (валка) Пильные цепи для бензопил на обрезке сучьев Пильные цепи ПЦУ-20, 30 для валочных машин Пильные зубья дисковых валочных машин Топоры Абразивные круги Ножи сучкорезных машин Канат рабочей лебедки чокерного трактора Канат чокера (чокерная трелевка) Канат коника бесчокерной манипуляторной машины Канат пачкового захвата скиддера ЛТ-187 Канат лебедки скиддера ЛТ-187 Рабочий канат сучкорезной машины Холостой канат сучкорезной машины Единица измерения шт. шт. шт. компл. шт. шт. шт. м м м м м м м Количество 1,5–2 3–4 1–1,2 0,1 0,3–0,5 0,9–1,1 0,2–0,3 30 35 10 6 11 44 20 Затем производится расчет потребности в год горючесмазочных материалов и рабочих жидкостей, заполняется таблица (табл. 8.5). Нормы расхода горюче-смазочных материалов берут согласно данным, приведенным в табл. 8.6. Таблица 8.5 Расход горюче-смазочных материалов Основные работы Валка, трелевка, обрезка сучьев и т. д. Подготовительные работы Бульдозер, самосвал и т. д. 72 Консистентные Консталин Гидромасло Трансмиссионное Моторное Дизельное Бензин Дизельное топливо Трансмиссионное Консистентные Консталин Гидромасло Моторное Дизельное Расход горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей, кг на машино-смену в год горюмасла горюмасла чее чее Количество работающих машин и механизмов Число смен работы в год одного механизма Число машино-смен в год на все механизмы Бензин Дизельное топливо Наименование и марки машин и механизмов Окончание табл. 8.5 Консистентные Консталин Гидромасло Трансмиссионное Моторное Дизельное Бензин Дизельное топливо Моторное Дизельное Трансмиссионное Консистентные Консталин Гидромасло Расход горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей, кг на машино-смену в год горюмасла горюмасла чее чее Количество работающих машин и механизмов Число смен работы в год одного механизма Число машино-смен в год на все механизмы Бензин Дизельное топливо Наименование и марки машин и механизмов Заключительные работы Очистка лесосек Вспомогательные работы Работа трала, автобуса и т. д. Работы по лесовозобновлению Корчевка пней, вспашка, посев и т. д. При определении расхода ГСМ для вспомогательного и подготовительного оборудования следует задаваться работой оборудования в соответствии с графиком работы основного оборудования. Расход топлива для стационарных объектов (станции, ремпункты) – 30–40 л дизельного топлива в смену. Для передвижных установок (заправщики, реммастерские) – 30–40 л в смену. Расход масел следует принять в размере 3 % от расхода топлива. Таблица 8.6 Нормы расхода ГСМ на лесосечных работах (кг/смена) Бензин Дизельное масло Гидромасло Моторное масло Трансмиссионное масло Литол-24 Консталин ТТ-4М, МСН-10, ТЛТ-100 ЛП-18, ЛТ-187, МЛ-30 ВПМ 100-150 кВт Наименование ГСМ ДТ Оборудование 85 101 95 0,9 0,9 – 5,1 5,3 4,5 1,53 2,35 2,4 0,71 0,71 – 1,53 1,53 0,9 0,82 0,9 0,8 0,05 0,05 0,05 73 Окончание табл. 8.6 Бензин Дизельное масло Гидромасло Моторное масло Трансмиссионное масло Литол-24 Консталин ВПМ 150–200 кВт Харвестер колесный 100–150 кВт Харвестер колесный 150–200 кВт Скиддер колесный 100–150 кВт Скиддер колесный 150–200 кВт Погрузчик ЛТ-188 Погрузчик-лесоштабелер 100–150 кВт Бульдозер 150–200 кВт Сучкорезная машина ЛП-33 Бензопила, валка Бензопила, обрезка сучьев Бензопила, раскряжевка «Урал-4320» УАЗ 3909 Наименование ГСМ ДТ Оборудование 120 – 5,5 2,9 – 0,9 0,8 0,05 75 – 2,7 2,2 – 0,7 0,8 0,05 105 – 3,7 3,2 – 0,7 0,8 0,05 90 – 2,7 2,8 – 0,65 0,8 0,05 110 – 3,7 3,8 – 0,75 0,8 0,05 112 0,51 5,1 6,6 0,71 0,82 0,82 0,1 75 – 2,7 2,2 – 0,7 0,8 0,05 100 68 – – – 40 – 0,8 0,92 6,3 5,5 4,8 – 20 5 4,1 – – – 1,5 – 6,4 3,06 – – – – – 0,31 0,71 0,4 0,35 0,35 – 0,25 4,3 1,53 – – – 0,5 0,15 0,5 0,8 – – – 0,3 0,1 0,1 0,05 – – – – – Для эффективного управления лесозаготовительным процессом планируется штатное расписание управленческого персонала и служащих. Примерный кадровый состав приведен в табл. 8.7. Таблица 8.7 Штаты административного персонала Наименование Категория Число работников должностей работников при годовом объеме работ, тыс. м3 до 100 100–150 150–200 Генеральный директор ИТР 1 1 1 Технический директор ––//–– 1 1 1 Технорук ––//–– 1 2 2 Мастер ––//–– 1 2 3 Главный механик ––//–– 1 1 1 Механик ––//–– 1 2 3 Энергетик ––//–– 1 1 1 Экономист ––//–– 1 1 1 Нормировщик Служащие 1 2 3 Приемщик ––//–– 1 2 3 Кладовщик ––//–– 1 1 1 74 Окончание табл. 8.7 Наименование должностей Бухгалтер Кассир Охранник Водитель Категория работников Число работников при годовом объеме работ, тыс. м3 до 100 100–150 150–200 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 ––//–– ––//–– МОП ––//–– В описании технологического процесса должны быть подробно показаны порядок выполнения подготовительных работ на лесосеке, технологический процесс работы мастерских участков, меры по сохранению подроста на лесосеке и создание условий для лесовозобновления, техника безопасности при выполнении основных и подготовительных работ. При описании подготовительных работ необходимо указать состав, содержание и сроки выполнения работ, а также документы, которые составляются по результатам их выполнения. Здесь же следует описать состав и содержание работ по приемке лесосечного фонда лесозаготовительными организациями от органов лесной охраны. При изложении технологического процесса лесосечных работ приводится описание выполнения каждой технологической операции. Если на лесосеке имеется жизнеспособный подрост, то обращается внимание на способ валки и формирование транспортных пакетов, на способ набора трелюемой пачки с указанием очередности разработки пачек или лент с учетом сохранности подроста. Аналогичные требования предъявляются к описанию технологии очистки деревьев от сучьев и погрузки лесоматериалов на лесовозный транспорт. В этом случае указываются размеры лесопогрузочного пункта, размещение на нем штабелей, а также машин и механизмов при выполнении работ. Особое внимание при описании технологического процесса обращается на пояснение правил техники безопасности на различных видах работ. В тексте должны быть отражены меры и порядок соблюдения зон безопасности между смежными технологическими операциями, способы обозначения их в натуре, а также перечислены ограничения (по погодным условиям, рельефу), когда запрещается проведение валки и трелевки деревьев. Производится описание работы запланированного оборудования, машин, необходимых для технического обслуживания техники, заправки ГСМ, санитарно-бытового обслуживания рабочих. Заполняется таблица основных технико-экономических показателей работы предприятия (табл. 8.8). На основе анализа полученных технико-экономических показателей в курсовом проекте студент делает вывод о соответствии экономи75 ческих показателей проектного варианта технологического процесса лесозаготовительного предприятия современным ориентирам, полученным при прохождении практик, анализе печатных и интернет-изданий. Таблица 8.8 Основные технико-экономические показатели Показатели Применяемая система машин на основных работах: – валка – трелевка – обрезка сучьев – погрузка Годовой объем производства, м3 Суточный объем работ, м3 Сменность работ Сменный объем работ, м3 Число лесозаготовительных бригад, ед. Число рабочих на основных работах, чел. Число рабочих на других видах работ общее, чел. В том числе, чел.: – подготовительные – вспомогательные – заключительные – лесовозобновление Выработка на одного основного рабочего: – в год, м3 – в смену, м3 Выработка на одного рабочего (с учетом общего числа рабочих): – в год, м3 – в смену, м3 Выработка на одну машино-смену, м3 Значение На основе анализа технико-экономических показателей предлагаются основные направления по дальнейшему усовершенствованию технологического процесса лесозаготовительного предприятия. Контрольные вопросы и задания 1. Что относится к основному оборудованию лесосечных работ? 2. Что относится к подготовительному оборудованию лесосечных работ? 3. Что относится к вспомогательному оборудованию лесосечных работ? 4. Поясните, от чего зависит штатное расписание управленческого персонала и служащих. 5. Перечислите технико-экономические показатели лесосечных работ. 76 ПОСЛЕСЛОВИЕ В процессе лесозаготовок основной фазой производственного цикла являются лесосечные работы (валка деревьев, обрубка сучьев, трелевка древесины, очистка лесосек), уровень требований к главному лесопользованию определяет направление и динамику лесовосстановления на пройденных рубкой площадях, степень сохранения охраннозащитных функций лесов, характер нарушенности лесной среды. Технологии лесосечных работ постоянно модифицируются вследствие технического перевооружения лесозаготовительной отрасли, в то время как системы и способы рубок десятилетиями остаются неизменными, поэтому ведущим звеном рационализации главного лесопользования в современных условиях является непрерывное совершенствование техники и технологии лесосечных работ в соответствии с научно обоснованными лесоводственными требованиями. Технологии лесосечных работ делятся по типам механизмов, лесорастительным условиям, способам рубок и рельефу. При выборе оптимального варианта технологии, как и при выборе способа рубки, необходимо учитывать целый комплекс лесоводственно-экологических и технологических показателей: сохранение не подлежащей рубке части древостоя и подроста; минимизация повреждений деревьев в процессе рубки; возможность упорядочения динамического воздействия на поверхность почвы при движении техники и транспортировке лесопродукции; несущая способность почвогрунтов; размерность деревьев, подлежащих рубке; технические характеристики машин и агрегатов; крутизна склонов, наличие оврагов, скал и других неровностей; глубина снежного покрова; возможность содействия сопутствующему и последующему естественному лесовозобновлению или обеспечение технологической доступности для искусственного лесовосстановления. Строгое соблюдение технологической дисциплины при организации и проведении лесозаготовительного процесса обеспечивает высокую сохранность оставляемой на корню части древостоя, подроста и в целом лесной среды. В целом же, щадящее лесопользование – главная задача лесозаготовительной отрасли. Организационные решения, принятые на этапе обоснования той или иной технологии и использования машин лесозаготовительного предприятия, определяют эффективность и условия про77 изводственной деятельности предприятия, а также его конкурентные преимущества. Проектирование технологического процесса лесозаготовительных предприятий должно основываться на современных требованиях по выбору рациональных схем технологических процессов, применяемого оборудования, обеспечивающих не только высокую степень механизации работ, но и высокую производительность работ и комплексное использование отходов, а также соответствие требований охраны труда, эргономики рабочего места. В учебном пособии рассмотрены основные аспекты работ, возникающих при проектировании технологического процесса лесозаготовительного предприятия. Учебное пособие может быть полезно инженерно-техническим работникам проектных организаций и предприятий лесного комплекса. 78 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Бит, Ю. А. Лесозаготовка. Практическое руководство / Ю. А. Бит. – СПб. : ПРОФИ–ИНФОРМ, 2005. – 272 с. 2. Лесной кодекс Российской Федерации от 4 декабря 2006 г. № 200–ФЗ (с изменениями от 13 мая, 22, 23 июля, 25 декабря 2008 г., 14 марта, 17, 24 июля, 27 декабря 2009 г., 22 июля 2010 г.) [Электронный ресурс] : принят Гос. Думой 8 ноября 2006 г. : одобрен Советом Федерации 24 ноября 2006 г. – Режим доступа: www.consultant.ru. – Загл. с экрана. 3. Матвейко, А. П. Технология и оборудование лесозаготовительных производств : учебник / А. П. Матвейко. – Минск. : Техноперспектива, 2006. – 447 с. 4. Миронов, Е. И. Машины и оборудование лесозаготовок : справочник / Е. М. Миронов, Д. Б. Рохленко. – М. : Лесная промышленность, 1990. – 440 с. 5. Сенников, М. А. Тракторы, трелевочные машины и агрегаты : справочные материалы / М. А. Сенников, О. И. Бачин. – Архангельск. – 2002. – 122 с. 6. Скурихин, В. И. Технология и оборудование лесопромышленных производств. Техника и технология лесосечных работ при заготовке сортиментов / В. И. Скурихин, В. П. Корпачев ; СибГТУ. – Красноярск, 2003. – 185 с. 7. Система менеджмента качества: общие требования к построению, изложению и оформлению работ обучающихся СТО 7.5.04–2019 : стандарт организации : введ. 21.09.2019 г. / СибГУ им. М. Ф. Решетнева – Красноярск, 2019. 8. Технология и машины лесосечных работ : учебник / под ред. В. И. Патякина ; Санкт-Петербургский государственный лесотехнический ун-т им. С. М. Кирова. – СПб. : Изд-во СПбГЛТУ, 2012. – 362 с. 9. Шегельман, И. Р. Техническое оснащение современных лесозаготовок / И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник, О. Н. Галактионов. – СПб. : ПРОФИ–ИНФОРМ, 2005. – 344 с. 10. Шелгунов, Ю. В. Технология и оборудование лесопромышленных предприятий : учебник / Ю. В. Шелгунов, Г. М. Кутуков, Н. И. Лебедев. – М. : МГУЛ, 2002. – 589 с. 11. Ширнин, Ю. А. Технология и машины лесосечных работ : курс лекций / Ю. А. Ширнин. – Йошкар-Ола : МарГТУ, 2004. – 304 с. 79 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Общие указания к разработке курсового проекта В соответствии с учебным планом студенты выполняют курсовой проект по дисциплине «Технология и машины лесосечных работ». При проектировании необходимо руководствоваться учебниками и учебными пособиями, материалам лекций и практических занятий, материалами периодической печати и указаниями, приведенными в данном учебном пособии. Курсовой проект выполняется студентами по индивидуальным исходным данным (табл. П.1). Проект допускается к защите руководителем после проверки выполнения требований оформления, что подтверждается записью (резолюцией) на титульном листе пояснительной записки. Подготовка к защите курсового проекта состоит из двух этапов: 1. Перед защитой проекта студент проходит проверку теоретических знаний, полученных на лекциях и при самостоятельном изучении разделов курса. Проверка состоит из 3 вопросов (прил. 2). На ответы на каждый вопрос отводится 5 мин. Для получения положительной оценки необходимо ответить на 2 вопроса. Таким образом, первый этап включает теоретическую подготовку по лекционному материалу. 2. Доклад студента: а) доклад следует начинать со слов: «Уважаемая комиссия, представляю курсовой проект “Проект технологического процесса лесозаготовительного предприятия с объемом заготовки… тыс. м3”. На защиту выносится…»; б) далее следуют основные положения: «Сбор информации по возможным вариантам технологии лесозаготовок и типажам применяемых машин и оборудования проводился следующим образом… (Интернет, учебные пособия, учебники, монографии и т. д.) …За основу был принят вариант технологического процесса по рекомендациям… …Анализ перспективности предложенной технологии лесозаготовок и набора машин проводился сравнением с аналогами… На основании анализа можно сделать вывод о том, что проектная технология обеспечит (высокий уровень машинизации производства, 80 снизит уровень ручного труда, повысит удельную выработку, позволит обеспечить повышенные экологические показатели и т. д.)…»; в) далее следует краткое изложение последовательности работы над проектом в соответствии с содержанием пояснительной записки и графической части; г) пользуясь технологической картой, необходимо подробно объяснить последовательность и порядок выполнения основных технологических операций лесозаготовительного процесса, особо отметив правила техники безопасности и противопожарные мероприятия. Таблица П.1 2 100 80 50 180 40 250 120 170 160 Сортименты Хлысты Сортименты Хлысты Сортименты Хлысты Сортименты –– // –– 1 Варианты заданий 3 4 5 6 Хлысты Годовой объем заготовки, тыс. м3 Вид лесоматериалов, вывозимых на нижний склад Цифра номера 0 зачетной книжки Последняя 200 Хлысты Наименование показателей Сортименты Исходные данные для курсового проектирования 7 8 9 Крутизна склоПредпо5 6 3 4 8 9 10 5 7 0 нов, град. следняя Средний запас на –– // –– 250 170 280 230 160 200 230 220 160 240 1 га, м3 Средний объем –– // –– 0,8 0,65 0,8 0,6 0,35 0,65 0,8 0,75 0,35 0,75 хлыста, м3 Средняя длина –– // –– 22 19 26 23 24 25 21 22 19 23 хлыста, м Средняя длина Последняя 4 5,5 6 5,5 4 4 6 6 4 8 выпиливаемых сортиментов, м Почва –– // –– Сух. Свеж. Влаж. Сух. Свеж. Влаж. Сух. Свеж. Свеж. Сух. Подрост, состоя- –– // –– + + – – + + – – + + ние (благонадежный «+», неблагонадежный «–») Подрост, число, –– // –– 12 18 0 4 12 15 0 3 10 15 тыс. шт/га Размер лесосеки, Предпо- 600 500 750 500 700 500 500 600 600 500 м×м следняя 300 350 300 350 300 300 400 450 500 300 Сезон заготовки –– // –– Лето Зима Лето Зима Лето Зима Лето Зима Лето Зима 81 Окончание табл. П.1 9 5С5Е 8 6Л4Е 7 6Е4Б 2 4Е4П2Л Предпоследняя 1 5С5Ос Рейсовая нагрузка лесовоза, м3 0 Варианты заданий 3 4 5 6 4Л4С2Е Цифра номера зачетной книжки Породный состав –– // –– древостоя 5С5Б Наименование показателей 35 20 30 25 20 18 30 Примечание. Число дней работы в году – 250; число смен в сутки – 1–3; на нижний склад лесоматериалы вывозятся автомобилями «Урал-4320» с роспуском и сортиментовозами «Камаз-53228» по лесовозной автодороге; тип лесовозного уса зависит от грунтовых условий (грунты сухие – автогрунтовый, грунты свежие – гравийный, грунты влажные – лежневый). Курсовой проект имеет следующую структуру: 1. Титульный лист. 2. Задание на проектирование. 3. Содержание. 4. Введение. 5. Основная часть: 1) основные работы: − выбор схемы технологического процесса и системы машин; − схема разработки лесосеки; − определение сменной производительности машин; − выбор структуры бригады, определение потребного количества основного оборудования и рабочей силы; − определение количества бригад и мастерских участков; − составление технологической карты разработки лесосеки. 2) проектирование подготовительных работ; 3) проектирование вспомогательных работ; 4) проектирование заключительных работ и противопожарных мероприятий; 5) проектирование мероприятий лесовозобновления; 6) комплектование бригад техникой и оборудованием; 7) определение потребного количества оборудования, инструментов и ГСМ; 8) технико-экономические показатели; 9) описание технологического процесса лесозаготовок. 82 6. Заключение. 7. Библиографический список. Курсовой проект «Проект технологического процесса лесозаготовительного предприятия с объемом заготовки… тыс. м3») состоит из пояснительной записки и графической части, состоящей из 1 листа формата A1 и 1 листа формата А3. Пояснительная записка к проекту объемом 30–35 с. выполняется на листах формата А4. Текстовая часть пояснительной записки выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД и СТО 7.5.04–2019. В графической части проекта на формате А1 выполняется технологическая карта на разработку лесосеки. На формате А3 выполняется схема размещения оборудования на мастерском участке (прил. 3). 83 Приложение 2 Контрольные вопросы и темы для контроля знаний по дисциплине 1. Что является целью технологического проектирования лесозаготовительного процесса? 2. Какой документ юридически обосновывает правила лесопользования в лесах РФ? 3. Что такое проект освоения лесов, из каких разделов он состоит? 4. Что регламентирует лесной план субъекта РФ? 5. Из каких элементов состоит цепочка отношений «субъект РФ – лесопользователь»? 6. Что такое лесная декларация, кто и куда ее подает? 7. Как осуществляется трелевка тракторами? Приведите классификацию трелевочных тракторов. 8. Опишите валочно-пакетирующие машины: компоновочные схемы, приемы работ, расчет производительности. 9. Погрузка леса. Механизмы, техника погрузки. 10. Машинная валка леса. Классификация. 11. Валка бензопилами с применением бензопил. Оборудование, последовательность операций. 12. Технологические схемы разработки лесосек валочнопакетирующими машинами. 13. Валочно-трелевочные машины манипуляторного типа. Назначение, компоновочная схема, расчет производительности. 14. Гусеничные трелевочные тракторы. Компоновка, технология работы. 15. Определение среднего расстояния трелевки. 16. Самоходные и стационарные канатные трелевочные установки. Технология работ, расчет производительности. 17. Расчет производительности трелевочных тракторов. 18. Бесчокерная трелевка. Машины. Назначение, компоновочная схема, расчет производительности. 19. Расчет производительности труда на валке бензопилами. 20. Обрезка сучьев на лесосеке. Сучкорезные машины. Компоновочная схема. Схема работы. 21. Способы разработки лесосек при валке бензопилами без сохранения подроста. 22. Подборщики пачек – скиддеры. Компоновочная схема. 84 23. Рабочие зоны и техника выполнения приемов харвардеров. 24. Расчет рейсовой нагрузки трелевочного трактора. 25. Харвестеры: назначение, компоновочная схема, расчет производительности. 26. Раскряжевка хлыстов на лесосеке. Планировка верхнего склада и расчет сменной производительности. 27. Сучкорезно-раскряжевочные машины-процессоры. Назначение, компоновочные схемы, технология работы. 28. Челюстные и манипуляторные погрузчики. Назначение, компоновочная схема, расчет производительности. 29. Форвардеры. Компоновочная схема, технология работы. 30. Сортиментная заготовка леса. Оборудование, технология, приемы работ. 31. Лесные процессоры. Компоновочные схемы, расчет производительности. 32. Требования к погрузочным площадкам. Приемы работ погрузчиков. 33. Заключительные работы. Механизмы проведения очистки лесосек. 34. Подготовительные работы на лесосеке: порядок выполнения, оборудование. 35. Очистка лесосек. Технологические схемы. Оборудование, манипуляторные и грабельные подборщики. 36. Требования к планированию и оборудованию мастерских участков. 37. Основные технологические варианты заготовки и транспортировки древесины, преимущества и недостатки каждой схемы. 38. Чем обусловлено производство зарубежными фирмами бензомоторных пил с широким диапазоном параметров? Приведите примеры. 85 Приложение 3 Технологическая карта и схемы Рис. П1. Условные обозначения на технологической карте: 1 – автомобильный лесовозный ус; 2 – пасечный и магистральный трелевочные волоки; 3 – растущий лес с подростом; 4 – сваленные деревья; 5 – штабель хлыстов; 6 – вырубка; 7 – штабель деревьев; 8 – порубочные остатки, уложенные в кучи; 9 – порубочные остатки, уложенные в валы; 10 – челюстной погрузчик; 11 – хлыстовой лесовозный автопоезд; 12 – сортиментный автопоезд; 13 – трактор для бесчокерной трелевки (скиддер); 14 – валочно-пакетирующая машина; 15 – манипуляторный погрузчик-лесоштабелер; 16 – процессор; 17 – передвижная сучкорезная машина ЛП-30, ЛП-33 (рабочее положение); 18 – форвардер; 19 – харвестер; 20 – бульдозер; 21 – автомобиль вахтовый; 22 – чокерный трелевочный трактор с чокеровщиком; 23 – обрубщик сучьев; 24 – вальщик; 25 – обрезчик сучьев; 26 – разметчик длин сортиментов; 27 – емкость ГСМ; 28 – помещение – вагончик мастера (буквенный индекс: М – мастер, ПС – передвижная столовая, ПВ – передвижной вагончик, РММ – ремонтная мастерская, С – склад имущества и запасных частей) 86 Рис. П2. Технологическая карта (формат А1) 87 Рис. П3. Схема мастерского участка (формат формат А3) 88 Рис. П4. Технологическая схема заготовки хлыстов на основе валочно-пакетирующих машин, скиддеров, сучкорезных машин и челюстных погрузчиков (широкий фронт отгрузки): 1 – лесовозный ус; 2 – зона безопасности; 3 – магистральный волок; 4 – лента; 5 – массив леса; 6 – валочно-пакетирующая машина; 7 – подборщик пачек (скиддер); 8 – пачка деревьев; 9 – сучкорезная машина ЛП-33А; 10 – штабель хлыстов; 11 – челюстной погрузчик ЛТ-188; 12 – лесовоз-хлыстовоз 89 Рис. П5. Технологическая схема хлыстовой заготовки на основе бензопил и чокерной трелевки (параллельная схема разработки, метод узких пасек): 1 – лесовозный ус; 2 – зона безопасности; 3 – магистральный волок; 4 – пасека; 5 – массив леса; 6 – вальщик; 7 – вырубка; 8 – обрезчик сучьев; 9 – чокерный трелевочный трактор; 10 – чокеровщик; 11 – штабель хлыстов; 12 – челюстной погрузчик ЛТ-188; 13 – лесовоз-хлыстовоз 90 Рис. П6. Технологическая схема сортиментной заготовки с раскряжевкой бензопилами на погрузочной площадке на основе валки бензопилами и бесчокерных манипуляторных трелевщиков: 1 – лесовозный ус; 2 – зона безопасности; 3 – магистральный волок; 4 – пасека; 5 – массив леса; 6 – вальщик; 7 – вырубка; 8 – обрезчик сучьев; 9 – бесчокерный манипуляторный трелевщик; 10 – погрузочный пункт; 11 – штабель хлыстов; 12 – погрузчик-лесоштабелер ЛТ-72; 13 – лесовоз; 14 – раскряжевщик; 15 – разметчик хлыстов 91 Рис. П7. Технологическая схема сортиментной заготовки на основе бензопил и форвардеров с раскряжевкой на пасеке: 1 – лесовозный ус; 2 – зона безопасности; 3 – магистральный волок; 4 – пасека; 5 – массив леса; 6 – вальщик; 7 – вырубка; 8 – обрезчик сучьев; 9 – раскряжевщик; 10 – погрузочный пункт; 11 – штабель сортиментов; 12 – ЛТ-72; 13 – лесовоз; 14 – форвардер 92 Рис. П8. Технологическая схема сортиментной заготовки на основе харвестеров и форвардеров: 1 – лесовозный ус; 2 – зона безопасности; 3 – магистральный волок; 4 – лента; 5 – массив леса; 6 – харвестер; 7 – форвардер; 8 – сортименты; 9 – лесоштабелер; 10 – сортиментовоз 93 Рис. П9. Схема погрузочной площадки с размещением сучкорезной машины и челюстного погрузчика: 1 – лесовозный ус; 2 – лесовоз; 3 – штабель деревьев; 4 – машина сучкорезная ЛП-33А; 5 – сучья; 6 – штабель хлыстов; 7 – погрузчик челюстной ЛТ-188 Рис. П10. Схема погрузочной площадки с процессора и погрузчика-лесоштабелера: 1 – лесовозный ус; 2 – лесовоз; 3 – штабель деревьев; 4 – процессор John Deere 2154G; 5 – сучья; 6 – штабель сортиментов; 7 – погрузчик-лесоштабелер Tigercat Т250D 94 Учебно-теоретическое издание ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК Учебное пособие Долматов Сергей Николаевич Никончук Александр Владимирович 95 Редактор О. А. Плехова Оригинал-макет и верстка Т. А. Фартышевой Подписано в печать 22.10.2021. Формат 60×84/16. Бумага офисная. Печать плоская. Усл. печ. л. 5,6. Уч.-изд. л. 6,8. Тираж 100 экз. Заказ С 308/21. Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П.000.032.01.03 от 29.01.2003 г. Редакционно-издательский отдел СибГУ им. М. Ф. Решетнева. 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]. Тел. (391) 291-90-96. Отпечатано в редакционно-издательском центре СибГУ им. М. Ф. Решетнева. 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 82. Тел. (391) 222-73-28. 96
