Технологические процессы лесосечных и лесоскладских работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ»

 

ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

Кафедра машины леса и оборудования

 

 

 

 

                                                       

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «ТИОЛЗ»

 

 

Технологические процессы лесосечных и лесоскладских работ

1504 ТИОЛЗ 25 КР 00000 ПЗ

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                               

ст. гр. МЛ-09   Ящук Д. Н.  

 

Проверил:                                                                            

проф.                                                                         Иванов В. А.

 

 

 

 

 

 

Братск 2012

Оглавление:

Введение

1.1. Продольный транспортер

1.2. Расчет продольного транспортера

1.3. Определение натяжения тягового  органа и мощности двигателя

2.1. Роликовые транспортеры

2.2. Определение основных параметров

3.1. Окорочные станки и установки

3.2. Определение основных параметров окорочной головки станка

4.1. Ленточные транспортеры

4.2.Определение основных параметров

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Во все времена лес  играл важную роль в жизни человека. Велико его значение и в настоящее время: лес обеспечивает потребности человека и животных в кислороде, выполняет водоохранные, почвозащитные, санитарно-гигиенические функции, служит источником различного вида сырья, в первую очередь – древесины.       В настоящее время лесная промышленность наряду с другими отраслями производства находится на грани кризиса. Причин тому несколько. Одной из основных причин является падение объёмов лесозаготовок, это тоже в свою очередь происходит по причине отсутствия спроса на продукцию лесозаготовок.        Другая не менее важная причина – износ основного оборудования. Возникает необходимость его замены новыми. В тоже время приобретение новых машин из-за их высокой стоимости не выгодно для предприятий, даже несмотря на то, что их применение способствует повышению производительности труда, сокращению применения ручного труда. 
Проблемой для лесозаготовительных предприятий, занимающихся переработкой собственной продукции, является комплексное использование древесины. Отходы лесозаготовок и низкокачественная древесина с основном остаются на лесосеках.       Решение этих проблем является задачей первостепенной для лесной отрасли и на ближайшую перспективу.       Более 60%  всех предприятий лесозаготовительной отрасли- основы лесопромышленного комплекса являются убыточными. Рентабельность продукции лесозаготовок в 1,8 раза ниже, чем в целлюлозно-бумажной, и в 1,4 раза ниже, чем в деревообрабатывающей промышленности. Здесь самая большая задолженность по зарплате, самый тяжелый труд и плохие социальные условия. Низкая эффективность работы лесозаготовительных предприятий отрицательно сказывается на работе всего комплекса, поскольку в себестоимости производства всех видов лесобумажной продукции затраты на древесное сырье -  самая большая статья затрат. 
На большинстве предприятий наблюдается значительный износ основного оборудования, что способствует снижению производительности труда. Большинство оборудования устарело и требует замены на новое, более современное и производительное.        Основной целью курсового проектирования является совершенствование технологического процесса на лесосечных работах с внедрением систем и машин.         Для достижения этой цели ставятся следующие задачи: выбрать систему машин, произвести обоснование эффективности ее применения в условиях предприятия. Для обоснования экономической эффективности нового комплекта машин необходимо произвести расчет основных технико-экономических показателей.         В данном курсовом проекте основным объектом разработки и проектирования являются технологические процессы на базе сортиментной заготовки древесины.            Лесосечные работы являются первой фазой технологического процесса лесозаготовительного предприятия. Под лесосечными понимаются все работы, которые производятся на лесосеках и погрузочных пунктах. В состав лесосечных работ входят основные и вспомогательные процессы. 
Разработка лесосек производится согласно принятой технологии и утвержденным технологическим картам.        При проведении рубок главного и промежуточного пользования должны применяться технологии и технологические средства разработки лесосек с учетом производственных требований к технологическим процессам рубок леса, установленных «Правилами рубок главного пользования в Европейской части РФ».       При проведении выборочных рубок по сортиментной технологии выбираем комплекс машин харвестер + форвардер. Операции, выполняемые этими машинами, позволяют отказаться от сучкорезной машины, челюстного погрузчика, отпадает необходимость в нижнескладских работах (раскряжевка, сортировка). По сравнению с гусеничными машинами харвестер и форвардер обладают повышенной скоростью движения, лучшей маневренностью (шарнирное сочленение рамы), высокой проходимостью на грунтах с низкой несущей способностью. Для улучшения проходимости на передние колеса надевают цепи, а на каждую заднюю пару колес – гусеницы. Эти машины более экономичны, меньше разрушают почвенный покров. Кабина отвечает требованиям эргономики и безопасности. Она оснащена поворотным сидением, кондиционером, радиоприемником. Плавность хода и комфортабельность кабины улучшают условия труда оператора. 
Технологические процессы на базе импортных лесозаготовительных машин применяются при разработке лесосек с сохранением природной среды в зависимости от лесорастительных условий. Разработка лесосек системами машин допускается в течение всего года, кроме периодов весенней и осенней распутицы. При применении импортных систем машин применяется единый технологический процесс, заключающийся в валке, обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов на сортименты харвестерами, подсортировке и подвозке  сортиментов форвардерами на погрузочный пункт и укладкой сортиментов в штабеля. При разработке лесосек харвестерами разработка начинается от лесовозного уса с постепенным перемещением к дальней границе лесосеки. Переезд машин на следующую пасеку производится по ранее разработанной пасеке.        Расстояние между трелевочными волоками при сплошных рубках принимается равным двойному вылету манипулятора, 20 метров для харвестеров. Так как площади волоков будут занимать более 20% площади лесосеки, то такая технология применима на лесосеках с недостаточным количеством подроста для естественного возобновления. При разработке лесосек харвестерами с целью сохранения подроста и деревьев, оставленных на доращивание, валка деревьев на волоке и по возможности с боковых полупасек выполняется в просветы между стоящими деревьями. Заготовленные сортименты укладываются в микропачки в местах отсутствия подроста. Обрезанные сучья и вершины укладываются на волок и проминаются харвестерами и форвардерами.      Подвозка сортиментов производится строго по волоку, то есть по следу харвестера. В процессе подвозки не допускается прокладка нового следа и постоянное уширение трелевочного волока. При подвозке сортиментов заезд на пасеку выполняется задним ходом.       На лесосеках с сохранением подроста ниже нормативного, на участках с уничтоженным подростом (технологические коридоры, места под погрузочные площадки и т. д. производится подготовка почвы и посадка лесных культур. После окончания лесосечных работ производится доочистка лесосеки, оправка и освобождение подроста от порубочных остатков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Продольный транспортер

 

Продольные транспортеры применяют  для перемещения бревен по складу с целью сортировки, подачи в цех или при выгрузке их из воды. Эстакада продольных транспортеров может иметь горизонтальные и наклонные участки. В местах перехода от наклонных участков к горизонтальным используют шины.

Цель расчета: определение основных параметров, величины натяжения тягового органа и потребной мощности двигателя.

Исходные данные: назначение транспортера:

• выгрузка бревен из бассейна и подача их вдоль фронта штабелей;

 

 

Рисунок 1.1 – Расчетные схемы

 

 

 

 

Рисунок 1.2 – Расчетные схемы продольных транспортеров

 

• высота подъёма из бассейна, Н_б, (4-6 м);
• угол подъёма α = 15⁰…25⁰(рад);
• объём выгруженного и уложенного в штабеля леса , V_л = 15000-20000 м³;
• высота штабеля 6…7 м (Н_шт);
• длина штабеля L_шт = 30 м;
• размер бревен: средняя длина бревна l_ср= 5…6,5 м; наибольший и средний объём бревна, V_max = 0,5…0,75 м³, V_ср = 0,21…0,28 м³;
• сменная производительность П₀ = 300…450 м³;
• высота эстакады Н_э = 2,5…3,5 м.

Данные о цепях. Цепь сварная, круглозвенная, коэффициент трения μ , для скользящих опор при трении стали о сталь 0,15…0,2, при трении стали о дерево 0,3…0,35. Расстояние между поперечинами i = 2nt, n – целое число 5…8.

 

Таблица 1.1.

Тип	Диаметр стержня или валика. d, мм	Шаг цепи. t, мм	Масса кг/м	Разрывная нагрузка. Н	Lдоп. м
Сварная круглозвенная: Б – 19 Б - 22	19 22	103 116	6,5 11,2	230000 380000	100 140
Разборная ГОСТ 589-64	18 16	80 100	8,7 5,1	290000 220000	180 150

где L_доп – допускаемая длина горизонтальной цепи при скользящих опорах.

 

1.2. Расчет продольного транспортера

 

Скорость цепи транспортера. м/с:

 

,           (1.1)

 

где П₀ – объёмная производительность за период Т (7 часов или 3600 сек); V_ср – средний объём порции груза или единицы его; l – размер груза в направлении его движения, l = l_б; l_б – длина бревна; С₁ – коэффициент заполнения тягового органа, С₁ = 0,8-0,85; С₃ – коэффициент использования рабочего времени, С₃ = 0,85-0,95.

 

Число граней и зубьев звездочки:

 

Z₀ = ,            (1.2)

Z₀ =

 

где а_р – ускорения движения цепи при постоянной частоте вращения звездочки, а_р = 0,02…0,03 м/с² (меньшие значения для коротких, большие для длинных транспортеров)

 

Число зубьев принимаем Z₀ = 2 Z; Z = =6.

Высота подъёма груза, м:

 

Н = Н_б + Н_э,           (1.3)

Н = 4+1,15=5,15

 

Длина горизонтальной части эстакады, м:

 

L_T = L_H + L_З + L_P + L_g,          (1.4)

L_T = 275,8+10+8+2=295,8

 

где L_З – длина загрузочной части продольных сортировочных транспортеров, выбирается в зависимости от технологической схемы размещения и конструкции оборудования, применяемого на раскряжевке хлыстов. При раскряжевке полуавтоматическими линиями с продольной подачей L_З = 10…12м, при выгрузке из воды L_З = 0; L_g – длина части транспортера, занятая приводной станцией и натяжным устройством, L_g = 2…5м; L_H – горизонтальная проекция наклонных участков транспортера

 

L_ф = n_ш l_б + а(n_ш – n_гр) + в(n_гр - 1) + С,      (1.5)

L_ф = 46,3* 4+2(46,3–1)+0(1 - 1)+0=275,8

 

где n_ш – число штабелей, n_ш= ;  V_ш – объём штабеля, м³:

 

V_ш = Н_ШТ l_ср L_ШТ Кn,          (1.6)

V_ш = 6* 4*15*0,6=216

 

где l_ср – средняя длина бревна; Кn – коэффициент полнодревесности штабеля без прокладок, Кn = 0,6…0,7; а – расстояние между штабелями, а = 2м; n_гр – число групп штабелей, n_гр = 1; в – расстояние между группами штабелей, при n_гр = 1, в = 0; С – противопожарный разрыв, С = 0.

 

Для цеховых продольных транспортеров, подающих бревна со склада в цех  разделки, L_з = L_ф. Длина разгрузочной части L_р = 8…10м.

Если полученная длина транспортера L_Т больше допустимой L_Т > L_доп, то необходимо иметь транспортер с двумя секциями.

Секция с подъёмом имеет длину, м:

 

L₁ = 0,5 ,          (1.7)

L₁ = 0,5 =139,3

 

где w = μ – коэффициент трения.

 

Принимаем с учетом сопротивления в шинах L₂ = L_T – L₁, (L₂ – горизонтальная секция, м).

Расчетный объём груза  определяется по формуле, м:

 

V_p = (V_max ^– Vcp) + V_cp,        (1.8)

V_p = (0,5-0,21) +0,21=0,38

 

Масса груза, приходящаяся на 1м тягового органа при γ = 800 кг/м³ (коэффициент полнодревесности), кг/м:

 

m₂ = ,           (1.9)

m₂ = =76

 

Массу 1м тягового и рабочего органа:

 

m₀ = 1.25 d² ( ),          (1.10)

m₀ = 1.25*2,2² ( )=15

 

где d – диаметр звена цепи, d = 2,0…2,2 см; t – средний шаг цепи (t = 6см).

 

Масса тягового и рабочего органа:

 

m_т = m₀ + ,           (1.11)

m_т = 15+ =21,2

 

где m_р – масса рабочего органа, m_р = 8 кг; i – расстояние между рабочими органами.

 

1.3. Определение натяжения тягового органа

и мощности двигателя

 

Первоначальное натяжение  по сдвигу, Н:

 

S₀ = (1,2…1,5) m_Т g L₂ w_Т,         (1.12)

S₀ = 1,2*108*9,81*17,1*0,3=6522 

 

где w_Т = w = μ.

 

По устойчивости рабочего органа первоначальное натяжение:

 

S₀ = ,        (1.13)

S₀ = =3329

 

где α – угол наклона неподвижной  опоры транспортера; g₀ - поворот поперечины под действием веса груза, g₀=10⁰; h – высота шипов или гребенки поперечины, h = 0,08; l₀ и - размеры, если тяговый орган – сварная круглопильная цепь, то = t (шаг цепи), l₀ = 0,04 м; - масса бревна, приходящаяся на одну поперечину, = (0,3…0,5)m; m – масса всего бревна, или = V_maxγ.

 

Принимаем S₀ по большому значению для обоих секции одинаковым.

Тяговое усилие, для горизонтальной секции, Н:

 

Т = (2m_T + m_Г) g w_T L +m_T g H,        (1.14)

Т = (221,2+76)*9,81*0,3*156,5+21,2*9,81*5,15=55604

 

при Н = 0, w_T = μ.

 

Полное статическое натяжение  цепи, Н:

 

S = T + S₀,            (1.15)

S = 55604+6522=62126

 

Динамическая нагрузка в результате неравномерности движения цепи при  огибании звездочки:

 

Р_Д = L₀(n m_T + m_Г) ( )² ,        (1.16)

Р_Д = 100(1*21,2+ 76) =6396

 

где υ – скорость цепи; t – шаг  цепи; Z₀ – число граней и зубьев звездочки; L₀ – длина транспортера. При длине транспортера более 100 м следует принимать L₀ = 100 м, при n = 1. Если L₀ ≤ 20 м, то n = 2, если 20м ≤ L₀ ≤ 60 м, то n = 1,5, L₀ = 60 м, то n = 1.

 

Наибольшее натяжение:

 

S_max = S +Р_Д,           (1.17)

S_max = 62126+6396=69522

 

Для береговой секции нагрузка принимается с учетом сопротивления на шинах в точках А и В (см. рис. 9.1 а)

Коэффициент сопротивления на шине:

 

С_ш = ,           (1.18)

С_ш = =0,1

 

где w_T  – коэффициент сопротивления движению тягового органа на шине, w_T  = μ; φ – угол обхвата, рад; φ = α.

 

Сопротивление на нижней шине, Н:

 

,          (1.19)

=339,11

 

при , где

 

Сопротивление на верхней шине:

 

,     (1.20)

 

где Н – высота подъёма груза.

 

Тяговое усилие сопротивлением на шинах, при  :

 

,       (1.21)

 

Динамическая нагрузка, Н:

 

,         (1.22)

 

Наибольшее натяжение, Н:

 

,           (1.23)

 

Проверка цепи на прочность по наибольшему  натяжению S_max, горизонтальной секции при  диаметре звена цепи d = 2,0…2,2, Н/см²:

 

,            (1.24)

 

Мощность двигателя рассчитывается по горизонтальной секции, при КПД  передаточного механизма η = 0,8…0,85:

 

N = ,           (1.25)

N =

Производительность продольного  лесотранспортера значительно невысокая, так как он является механизмом непрерывного действия, и может быть определена по формуле

 

         (1.26)

где - коэффициент использования рабочего времени ( =0,8…0,9); - коэффициент загрузки тягового органа транспортера (для рычажных бревносбрасывателей =0,80…0,85; для гравитационных бревносбрасывателей =0,85…0,90); - скорость движения тягового органа транспортера, м/с; - объем среднего из сортируемых бревен, ; - длина среднего из сортируемых бревен, м.