Лесозаготовительное производство: технологии и оборудование
Лесозаготовительное производство: технологии и оборудование - краткий обзор
Введение в лесозаготовки
Лесозаготовительное производство является ключевой отраслью, обеспечивающей сырьем лесную промышленность, включая деревообработку, целлюлозно-бумажное производство и другие отрасли. Этот процесс включает в себя заготовку древесины, ее вывозку с лесосек и первичную переработку. В современной России лесозаготовки механизированы и осуществляются круглогодично.
Основные этапы и понятия
Производственный процесс лесозаготовок состоит из основного (технологического) и вспомогательного производства. Основное производство включает в себя валку деревьев, вывозку с лесосек и первичную переработку древесины на нижних лесных складах. Для обеспечения устойчивой работы лесозаготовительное предприятие закрепляет за собой лесной массив, или лесосырьевую базу. Основным показателем является объем вывозки древесины. Лесоматериалы делятся на круглые (бревна, кряжи, чураки) и пиленые (доски, бруски, брусья).
Технологии и оборудование
Технология лесозаготовок включает выбор операций, разработку методов их выполнения и установление взаимосвязей между ними. Основными этапами являются лесосечные работы, транспортировка и лесоскладские работы. Лесосечные работы включают валку, трелевку, очистку от сучьев, раскряжевку, сортировку, штабелевку и погрузку. Для выполнения этих операций используются различные машины, включая бензопилы, валочные, валочно-пакетирующие, валочно-трелевочные машины и харвестеры.
Валка деревьев и организация трелевки
Валка деревьев является первым этапом, включающим срезание дерева и его сталкивание. Для этого используются бензиномоторные пилы, а также валочные машины. Трелевка - это процесс сбора и перемещения деревьев от места валки до лесопогрузочного пункта. Трелевка может осуществляться различными способами, включая чокерную и бесчокерную трелевку с использованием тракторов и гидроманипуляторов.
Хранение и сортировка лесоматериалов
Хранение лесоматериалов осуществляется влажным или сухим способом. Влажный способ предполагает поддержание влажности древесины, а сухой - защиту от развития грибков и насекомых. Сортировка лесоматериалов проводится по размерам, породам, качеству и назначению.
Безопасность и вспомогательные работы
При лесозаготовках необходимо соблюдать правила техники безопасности. Вспомогательные работы включают техническое обслуживание и ремонт машин, материально-техническое снабжение, организацию питания, перевозку рабочих и другие работы, связанные с обслуживанием производства.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ С.В. ФОКИН О.Н. ШПОРТЬКО Москва ИНФРА-М 2022 УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 35.03.01 «Лесное дело» (квалификация (степень) «бакалавр») (протокол № 6 от 16.06.2021)
УДК 630(075.8) ББК 43.90я73 Ф75 Р е ц е н з е н т ы: Есков Д.В., кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Лес ное хозяйство и ландшафтное строительство» Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова; Бурлаков А.С., кандидат технических наук, экономист мебельной фабрики «Мария» (г. Саратов) ISBN 978-5-16-015827-3 (print) ISBN 978-5-16-108203-4 (online) © Фокин С.В., Шпортько О.Н., 2021 Фокин С.В. Ф75 Лесозаготовительное производство: технологии и оборудова ние : учебное пособие / С.В. Фокин, О.Н. Шпортько. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 280 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1058986. ISBN 978-5-16-015827-3 (print) ISBN 978-5-16-108203-4 (online) В учебном пособии рассматриваются основные этапы лесозаготови тельных работ и транспорта леса, а также технологии и виды оборудования для выполнения работ на нижних лесоскладах, в том числе технологии штабелевки, погрузки и сброски заготовленных лесоматериалов. Отдельная глава книги посвящена вопросам обеспечения безопасности при проведении данных работ. Приводится подробное описание конструкции лесозаготовительных машин, моторных инструмен тов, транспортных средств, станков, агрегатов и линий для первичной обработки древесины (обрубки сучьев, раскряжевки и разделки хлыстов, окорки сортимен тов), подъемно-транспортных машин и устройств. Соответствует требованиям федеральных государственных образова тельных стандартов высшего образования последнего поколения. Предназначено для обучающихся по направлению подготовки 35.03.01 «Лесное дело» и по специальности 35.02.02 «Технология лесозаготовок». УДК 630(075.8) ББК 43.90я73
Введение Технологии использования лесных ресурсов представляют собой комплекс технологий, на основе которых работают и развиваются значительное количество отраслей промышленности, в том числе лесозаготовительная и деревообрабатывающая, лесохимическая, целлюлозно-бумажная и гидролизная отрасли промышленности, в совокупности образующие лесную промышленность. Лесозаготовка представляет собой рабочий процесс заготовки древесины, включающий основные и вспомогательные операции по валке деревьев, вывозке их с лесосек и первичной переработке древесины на нижних лесных складах. В дореволюционной России заготовка лесоматериалов осуществлялась в виде бревен (сортимен тов) вручную на лесосеке в зимнее время года, а заготовленные сортимен ты складывались по берегам рек и сплавлялись в весенне-летний период. В современной России все производственные процессы на лесозаготовительных предприятиях механизированы, а лесозаготовка производится круглогодично. Применяемое лесозаготовительное оборудование включает в себя машины, механизмы, вспомогательные сооружения и устройства, предназначенные для выполнения производственных операций на лесозаготовках. В учебном пособии рассмотрены основные этапы лесозаготовительного производства и транспорта леса, технологии и оборудование для выполнения работ на нижних лесоскладах, технологии штабелевки, погрузки и сброски заготовленных лесоматериалов, а также техника безопасности при проведении лесозаготовительных работ. Подробно описаны конструкции лесозаготовительных машин, моторных инструмен тов, транспортных средств, станков, агрегатов и линий для первичной обработки древесины (обрубки сучьев, раскряжевки и разделки хлыстов, окорки сортимен тов), подъемнотранспортных машин и устройств. Данное пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки 35.03.01 «Лесное дело» (бакалавриат) и по специальности 35.02.02 «Технология лесозаготовок (по отраслям)» (СПО). В результате изучения представленных в книге материалов обучающиеся будут: знать структуру лесозаготовительного производства; современные технику и технологии рубок и лесозаготовок; системы
машин для лесосечных работ, верхних и нижних лесных складов; технологии и оборудование для первичной обработки заготовленной древесины; уметь обосновывать выбор оборудования и технологического процесса лесосечных работ; оценивать последствия принятых хозяйственных решений для дальнейшей эксплуатации леса; эффективно организовывать и проектировать лесосечные работы и работы на нижних лесных складах; владеть основами организации работ по эксплуатации машин, механизмов, специализированного оборудования при проведении рубок леса в условиях конкретного производства.
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Совместные действия людей и средств производства, направленные на изготовление определенной продукции, называются производственным процессом. Производственный процесс предприятия характеризуется назначением производимой продукции, однородностью используемого предмета труда, материально-технической базой производства, общностью технологических процессов, профессио нальным составом кадров, специфическими условиями работы. Лесозаготовительное производство имеет следующие особенности: • различие качественных характеристик предмета труда (растущего леса) по времени и размещению; • территориальное разобщение рабочих мест, которые постоянно меняются, и преобладание транспортно-переместительных операций, не меняющих ни качества, ни формы исходного предмета труда; • зависимость эффективности использования основных фондов и трудовых ресурсов от природно-климатических факторов; • взаимозаменяемость продукции лесозаготовок в потреблении. Производственный процесс лесозаготовок делят на основной и вспомогательный. Основное производство (технологический процесс) состоит из совокупности приемов и способов заготовки древесного сырья. К вспомогательному производству относят процессы материального и технического обслуживания производства. Для устойчивой работы лесозаготовительного производства в течение длительного периода за лесозаготовительным предприятием закрепляют лесной массив, или лесосырьевую базу (рис. 1.1). Площадь массива зависит от структуры, назначения предприятия, ежегодно отпускаемого объема древесины и срока работы. Внутри массива выделяют участки лесной площади для заготовки древесного сырья — лесосеки. Совокупность лесосек, назначаемых в рубку на год, называют годичным лесосечным фондом.
1 2 8 3 6 6 6 6 7 4 4 5 5 Рис. 1.1. Схема освоения лесосырьевой базы лесозаготовительным предприятием: 1 — железная дорога общего пользования; 2 — поселок; 3 — магистральная часть лесовозной дороги; 4 — лесовозные усы; 5 — лесосека; 6 — лесовозные ветки; 7 — кварталы лесосырьевой базы; 8 — нижний лесосклад Лесозаготовительные предприятия различают по объему производства, сортиментному плану, сроку действия, типам лесовозного транспорта и лесопромышленных складов. Объем вывозки древесного сырья (в кубических метрах за год, квартал, месяц, сутки или смену) — основной количественный показатель, характеризующий лесозаготовительное производство. Его устанавливают в зависимости от общего запаса древесного сырья в закрепленном за предприятием лесном массиве, его характеристик и постоянства лесопользования. Сортиментный план устанавливает объем вывозки древесины по видам продукции лесозаготовок в зависимости от ее назначения и размерно-качественных характеристик. Помимо круглых лесома
териалов, лесозаготовительные предприятия производят пиломатериалы, ящичную тару, клепку, мебельные заготовки, технологическую и топливную щепу. Соединение в одном предприятии различных производств характерно для лесозаготовительного производства. При этом возможны различные виды комбинирования лесозаготовок: с деревопереработкой, с лесохимией, со сплавом леса, с лесным хозяйством. Срок действия лесозаготовительного предприятия зависит от его основного назначения, производственной структуры, таксационной характеристики насаждений, хозяйственных задач. Ежегодный объем древесного сырья, подлежащий рубке в отведенном лесном массиве, определяется расчетной лесосекой с учетом состояния лесонасаждений и условий их воспроизводства в перспективе. В соответствии с существующими правилами отпуска леса на корню размер лесосечного фонда в лесах I и II групп ограничивают расчетной лесосекой и планом лесовосстановительных рубок, а в лесах III группы —хозяйственными потребностями в древесном сырье и объемом вывозки предприятия. Для вывозки древесины с лесосеки к потребителю или на лесосклад в лесном массиве строят лесовозную дорогу или используют дороги общего пользования. В лесовозной дороге выделяют: магистраль (рассчитывается на весь период эксплуатации лесосырьевой базы), ветки (ответвления от магистрали, обслуживающие часть базы) и усы (временные лесовозные пути со сроком эксплуатации от 1 года до 2 лет, примыкающие к ветке или магистрали и предназначенные для освоения отдельных лесосек). В пункте примыкания лесовозной дороги к дороге общего пользования или к водным путям устраивают нижний лесопромышленный склад, на территории которого размещают лесообрабатывающие и перерабатывающие цехи, вспомогательные производства, контору. Вблизи от склада располагают поселок. Тип лесовозного транспорта, на базе которого организуются лесозаготовки, определяет многие аспекты деятельности предприятия. Для вывозки леса применяют автомобильный и железнодорожный транспорт. Наиболее распространен автомобильный транспорт, использующий специальные лесовозные дороги предприятия и дороги общего пользования. Лесовозные дороги примыкают к железным или автомобильным дорогам общего пользования, сплавной реке или непосредственно к потребителю древесного сырья (деревообрабатывающему предприятию, цеху).
В зависимости от места примыкания различают нижние лесосклады прирельсовые, автомобильные, береговые и лесные склады у пунктов потребления. Нижние лесосклады разделяют также по виду поступающих лесоматериалов (деревья, хлысты или сортимен ты) и по степени переработки (производство только круглых лесоматериалов или их первичная переработка, комплексная переработка всего древесного сырья). От типа склада зависят его значение в лесозаготовительном процессе, степень механизации работ, наличие капитальных сооружений, условия работы и эффективность предприятия в целом. В лесозаготовительном производстве выделяют основные, подготовительные и вспомогательные работы. К основным работам (фазам) относятся лесосечные работы, транспорт древесного сырья и лесоскладские работы. Каждая фаза состоит из операций, связанных с обработкой и транспортировкой заготовленного древесного сырья. Число операций, их последовательность, содержание выполняемых работ зависят от принятой на предприятии технологии. Подготовительные работы производят с целью создания условий для безопасного и эффективного выполнения основных работ на лесосеке. К подготовительным работам относят: подготовку лесосек, устройство верхних лесоскладов или лесопогрузочных пунктов, обустройство мастерских участков и выбор трасс лесовозных дорог. Вспомогательные работы на лесозаготовках обслуживают основное производство. К ним относят содержание и ремонт машин и лесовозных дорог, обслуживание территории нижних лесоскладов, энерго- и материальное снабжение, перевозку рабочих и другие хозяйственные работы, необходимые для поддержания основных средств предприятия в рабочем состоянии. 1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ Ствол поваленного дерева, отделенный от корневой части и вершины и очищенный от сучьев, называют хлыстом. Процесс поперечного деления хлыстов на части называют раскряжевкой, при этом древесину разделяют на деловую и дровяную (используемую в качестве топлива и сырья для углежжения и сухой перегонки, также ее применяют для изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит). При раскряжевке хлыстов получают отрезки разной длины: бревна, кряжи и чураки.
Бревнами называются круглые деловые сортимен ты, предназначенные для использования в круглом виде или в виде пиломатериалов, длина которых определяется назначением. Кряжи представляют собой круглые сортимен ты, предназначенные для выработки специальных видов продукции (фанеры, лыж, карандашей, шпал). Чураки — отрезки кряжа, длина которых соответствует размерам, необходимым для обработки на деревообрабатывающих станках. Сортимент — круглый, пиленый, колотый, фрезерованный лесоматериал определенного назначения, соответствующий требованиям стандартов или технических условий. В зависимости от толщины круглые лесоматериалы подразделяют на бревна (толщина в верхнем отрубе не менее 14 см), подтоварники (от 8 до 13 см) и жерди (3–7 см). В зависимости от назначения бревна бывают строительными и пиловочными. Строительные бревна применяют для изготовления несущих строительных конструкций, а пиловочные — для получения пиломатериалов. По качеству древесины бревна подразделяют на три категории: 1-я и 2-я категории — бревна, у которых отсутствуют гниль и червоточины, но имеются ограничения по другим видам повреждений; 3-я категория — бревна с различными повреждениями, за исключением гнили. Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен. По форме и размерам пиломатериалы подразделяют: • на доски (ширина больше двойной толщины); • бруски (ширина больше двойной толщины); • брусья (ширина или толщина более 100 мм); • шпалы и обапол. Шпоном называется листовой материал различных размеров, применяемый для облицовки мебели, изготовления фанеры. Его изготавливают из древесины лиственных и хвойных пород с богатой, выразительной текстурой путем строгания, лущения, пиления толщиной 0,55–1,5 мм. В зависимости от качества древесины, обработки и назначения шпон делится на восемь сортов: А, АВ, В, ВВ, С, 1-й, 2-й, 3-й. Учитывают шпон в кубических и квадратных метрах. Фанера представляет собой слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов шпона со взаимно перпенди
кулярным расположением волокон древесины в смежных слоях. Число слоев у фанеры колеблется от 3 до 13. Выпускается фанера следующих марок: • ФСФ — склеенная фенолоформальдегидными клеями; • ФК — склеенная карбамидными клеями; • ФБА — склеенная альбумино-казеиновыми клеями. К фанере специального назначения относят: – фанеру, облицованную строганым шпоном, которая имеет один или оба наружных слоя из древесины дуба, ореха, груши и других ценных пород. Данный вид фанеры применяют в производстве мебели, в строительстве при устройстве панелей, барьеров, перегородок, встроенной мебели, для внутренней отделки пассажирских вагонов; – декоративную фанеру, облицованную пленочным покрытием с декоративной бумагой или без нее. Такую фанеру вырабатывают из шпона березы, ольхи, липы, тополя и применяют для изготовления мебели, панелей, перегородок, потолков, в вагоно- и судостроении; – бакелизированную фанеру, которая изготовляется из березового шпона, склеенного синтетическими смолами. Она обладает повышенной водостойкостью, атмосферостойкостью, прочностью. Паркет делится на планочный и щитовой. Планочный паркет представляет собой дощечки (клепки) различной формы и размеров с профилированными краями, а щитовой состоит из реечного основания, на которое наклеивают планочный паркет. Паркет изготовляют из древесины твердых пород — дуба, бука, ясеня, сосны. К строганым погонажным изделиям относят доски для настила полов, подоконные доски, строганые бруски и брусья, плинтусы и наличники. Столярные плиты представляют собой бруски хвойных и лиственных пород, склеенные между собой и оклеенные с одной стороны шпоном или фанерой. Древесностружечные плиты (ДСП) изготавливают путем прессования смеси из стружки различных пород древесины различными синтетическими смолами (12–15%). ДСП могут быть с отделанной шпоном и неотделанной поверхностью. Древесноволокнистые плиты (ДВП) получают из древесных отходов, расщепленных до волокон и спрессованных при температуре 240°C. ДВП выпускают отделанными и неотделанными.