Лесохозяйственных работ

1.1 Общая характеристика объекта проектирования

В характеристике объекта проектирования указывается географическое положение хозяйства, почвенно-климатические условия: температурные, влажностные, вегетационные, почвенно-растительные, время начала и окончания полевых работ, первые осенние и последние весенние заморозки и др. Приводятся краткие сведения о технологии лесохозяйственных работ, лесных насаждениях и производственных условиях эксплуатации МТП: размерах площадей, густоте насаждений, преобладающих породах деревьев и др.

1.2 Выбор технологических комплексов машин и обоснование

технологии работ

Студент, по литературным источникам [2, 3, 4-7, 8-10, 11, 22], на лекциях, лабораторных и практических занятиях, изучает способы и агротехнику выращивания лесных культур, посадочного материала, на различных почвах в конкретных лесорастительных и почвенно-климатических условиях, а также технологические комплексы машин для выполнения этих работ.

Основным документом по технологии выполнения лесохозяйственных работ является технологическая карта.

В зависимости от сроков выращивания сеянцев и саженцев в питомнике применяют различные схемы севооборотов [8, 9, 11]. Организация работ по основной и дополнительной обработке почвы, внесению органических и минеральных удобрений, средств защиты от вредителей и болезней растений, борьбы с сорной растительностью изложены в справочной и др. литературе [8,с. 37-46; 3, 7, 11 с. 69-75].

Примерный перечень основных операций технологического процесса и комплекса машин для производства и выкопки посадочного материала в декоративном питомнике приведены в приложении В, таблица 1.

Технологические комплексы машин для создания насаждений древесных культур для объектов озеленения города, типовые нормы выработки, правила ухода за лесными культурами и сроки их проведения приведены в приложении В, таблицы 2, 3, 4, 5, 6 и справочной литературе [9, с.111-114; 11, с. 137-140].

Технологический комплекс машин - совокупность машин и орудий разного целевого назначения, обеспечивающий непрерывность механизированных, последовательно выполняемых операций производственного цикла.

Основой пооперационного комплекса машин является машинно-тракторный агрегат. При выборе марки трактора учитываются: конкретные почвенные и лесорастительные условия; объемы работ по операциям технологического процесса с учетом кратности их проведения; энергоемкость выполняемых операций; годовая загрузка тракторов; диапазон скоростей движения. Используются тракторы с большей степенью универсальности и лучшей проходимостью, маневренностью и устойчивости хода.

При выполнении всех операций принятого технологического процесса необходимо стремиться к наименьшей разнотипности тракторов и технологических машин [12, с. 15-17].

Критерием оптимального выбора технологических машин является соответствие их лесотехническим требованиям при высоком качестве работ и максимальной производительности, эксплуатационной надежности, удобство и безопасность обслуживания.

По степени доступности для лесокультурной техники свежие 1…3- летние вырубки подразделяются на следующие категории:

а₁ - доступные без расчистки полос: количество пней- до 500 шт./га; захламленность – меньше 15 плотных м ;

а₂ - доступные после расчистки полос: количество пней до 500 шт./га; захламленность – более 15 плотных м /га;

а₃ - доступные после частичной полосной раскорчевки пней: количество пней – больше 500 шт./га; захламленность меньше 15 плотных м /га;

а₄ - доступные после полосной расчистки с частичной корчевкой пней: количество пней – более 500 шт./га; захламленность – больше 15 плотных м /га.

Вырубки старше четырех и более лет, на которых нет естественного возобновления хозяйственно ценных пород, подразделяются на следующие категории:

б₁ - необходима полосная или сплошная расчистка: сомкнувшиеся лиственные молодняки со средней высотой более 2 м (фонд реконструкции);

б₂ - невозобновившиеся вырубки с количеством пней до 500 шт./га доступны для обработки почвы;

б₃ - невозобновившиеся вырубки с количеством пней до 500 шт./га, требуется полосная раскорчевка пней.

Органические удобрения вносят перед вспашкой (приложение В, таблица 9), минеральные- в период дополнительной обработки почвы (приложение В, таблица 10): перед культивацией, боронованием, а также при междурядной обработке в качестве подкормки в период роста и развития растений.

В посевном отделении, в осенний период времени, производят зяблевую вспашку почвы плугами общего назначения на глубину пахотного слоя, но не глубже 30-35 см. В весенний период времени, после закрытия влаги путем боронования, внесения минеральных и органических удобрений, производится их запашка плугами общего назначения на глубину пахотного слоя.

С учетом вышеизложенного, выбирается соответствующий комплекс машин для заданных условий и объема работ, который удобнее представить в табличной форме (в качестве примера таблицы 1, 2).

Таблица 1- Технологический комплекс машин для создания лесных

культур на вырубках с дренированными почвами

Наименование операции	Состав агрегата	Нормы выработки, га/смену	Наименьшие сроки (месяцы)
Марка трактора	Марка машины
1. Удаление порубочных остатков	ЛХТ-55	ПС-5	2,4	7-9

Таблица 2- Технологический комплекс машин для производства

сеянцев на постоянном питомнике

Наименование операции	Состав агрегата	Нормы выработки, га/смену	Наименьшие сроки (месяцы)
Марка трактора	Марка машины
1.Боронование	ЛХТ-55	БДН-3	15,3	1. 07.- 30. 07.

На предпосевной обработке почвы и уходе за парами применяют сельскохозяйственные зубовые и дисковые бороны, паровые культиваторы; посев и посадку, уход за посевами и выкопку посадочного материала осуществляют специальными машинами и орудиями.

При комплектовании состава машинно-тракторного агрегата необходимо отдавать предпочтение тем маркам тракторов и машин, которые наиболее выгодны для выполнения запланированных операций, с учетом размеров обрабатываемых участков, объемов выполняемых работ и условий их проведения.

Объем работ на основных операциях в га определяется на основании задания. При полосной, бороздной, террасной обработке почвы фактический объем работ устанавливается исходя из принятой схемы обработки.

Объем других работ в соответствующих единицах подсчитывается на основании данных задания исходя из нормативных данных: норм внесения удобрений, норм высева семян, густоты посадки, норм расхода ядохимикатов, гербицидов и др. (приложение В, таблицы 9, 10, 11, 12, 13).

Исходя из вышеизложенного, руководствуясь справочной литературой, проектируется конкретная технология для заданных объемов работ при создании лесных культур и на постоянном питомнике (в качестве примера таблица 3).

Таблица 3 – Принятая технология работ

Наименование операции	Объем работ, га	Средне- годовая загрузка, дней	Количество	Календарные сроки (дни)
В день, часов	В напряженный период, дней
Создание лесных культур на вырубках
1. Удаление порубочных остатков					14.07-31.07
…………………………………………………………………………….
Постоянный питомник, посевное отделение
1.Боронование					31.07

1.3 Расчет состава и планового использования машинно-тракторного

парка

Расчет состава машинно-тракторного парка производится в целях определения количества тракторов, технологических машин и орудий, необходимых для выполнения запланированного объема работ в лучшие агролесотехнические сроки. Расчеты производственных операций производятся в табличной форме (таблица 4).

В графе 2 производственные операции технологического процесса записываются в таблицу в календарной последовательности их выполнения отдельно по каждому комплексу работ как в таблице 3. Объемы работ берутся из таблицы 3 и записываются в графе 3. Календарные сроки выполнения работ берутся из таблицы 3 и уточняются в процессе расчетов.

Сменные нормы выработки агрегатов могут быть найдены из нормативных источников [13-16], либо рассчитаны аналитическим путем по соответствующим формулам, с учетом коэффициентов их загрузки и использования времени смены.

Таблица 4 – Расчет состава машинно-тракторного парка

Номер опера-ции	Наимено-вание операции	Объем работ, га	Норма выработки, га/смену	Количе- ство машино- смен	Количе- ство агрега- тов, шт.	Трудо- затраты, чел.-дни
Создание лесных культур на вырубках
	Удаление порубочных остатков		2,4
…………………………………………………………………………..
Постоянный питомник, посевное отделение
	Боронование		15,3			0,8

Особенности расчета сменной производительности большинства машин для лесовосстановления на вырубках является то, что в системе машин [10, с. 74-87] она задана в км/час. Поэтому, для перерасчета ее на га/час необходимо знать путь, проходимый машиной на 1 га.

Приведем пример расчета для агрегата ЛХТ-55+ПКЛ-70. Часовая производительность агрегата =2 км/ч. Путь, проходимый агрегатом на 1 га зависит от расстояния между проходами машины [17, с. 18-22]:

(1)

где – расстояние между проходами машины, м.

В данном случае расстояние между проходами машины равно ширине междурядий и составляет 4 м.

(2)

Тогда производительность в га/ч может быть рассчитана по формуле:

(3)

(4)

При расчете часовой производительности (га/ч) машин для внесения удобрений необходимо задаться нормой их внесения. В качестве примера возьмем полуприцеп-разбрасыватель органических удобрений 1ПТУ-4 в агрегате с трактором МТЗ-82, часовая производительность которого равна 70 т/ч [10, с. 191].

При принятой норме внесения навозного компоста равной 40 т/га, производительность машинно-тракторного агрегата в га/ч составит:

(5)

Определение количества машинно-смен , необходимых для выполнения заданного объема работ на каждой операции, производится по формуле [18, с. 352]:

(6)

где – объем работ, подлежащий данной операции, га;

- сменная норма выработки, га/смену.

Количество машинно-тракторных агрегатов, необходимых для выполнения заданного объема работ определяют по формуле:

(7)

где – объем работ, га;

- число рабочих дней;

- коэффициент сменности выбирается в зависимости от напряженности периода работ; при посадке, посеве, химобработке и других работах, выполняемых в сжатые агролесотехнические сроки = 1,5-2; для остальных работ = 1.

Продолжительность рабочего дня определяется перемножением времени смены на коэффициент сменности .

- коэффициент технической готовности парка, равный 0,75…0,85.

Количество рабочих дней в календарном периоде определяется с учетом коэффициента использования календарного времени :

(8)

где - количество календарных дней;

- коэффициент, учитывающий время непогоды, выходные дни, время, потребное на подготовку агрегатов к работе, время нетрудоспособности механизаторов и время простоев агрегата из-за неисправности машин;

- ориентировочно можно принимать равным 0,85 для районов с пониженным количеством осадков и 0,70 для районов с повышенным количеством осадков в течение полевого сезона.

Количество тракторов принимается равным числу агрегатов. Количество машин определяется умножением числа машин в агрегате на количество агрегатов.

Затраты труда на 1 га выполненной работы рассчитываются по формуле:

(9)

где - количество трактористов;

- количество вспомогательных рабочих (приложение В, таблица 25);

- сменная производительность агрегата.

Затраты труда при выполнении планируемого объема работ определяют по формуле:

(10)

где – объем выполняемой работы, га.

Результаты расчетов, в качестве примера, приведены в таблице 4.

Данные из составленных ранее таблиц 1÷4 с расчетами состава машинно-тракторного парка вычерчивают на листе бумаги формата А1 по форме таблицы 10 со сквозной нумерацией операций. Таблица 10 в расчетно-пояснительной записке не приводится.

При этом следует, при необходимости, корректировать сроки выполнения некоторых видов работ с целью уменьшения потребного количества тракторов.

Для этого, отдельно по каждому трактору или по группам тракторов каждой из марок (при числе тракторов в группе более 10), строят графики загрузки или графики машиноиспользования (рисунок 1).

Он составляется на основании таблиц 1÷4.

На вертикальной оси в определенном масштабе откладывается количество тракторов, необходимых для выполнения данной операции, а на горизонтальной оси – время выполнения операции. Каждый прямоугольник на графике соответствует номеру той технологической операции, под каким она записана в таблице 4. Площадь прямоугольника в масштабе соответствует количеству машино-дней, необходимому для выполнения данного объема работ в установленный срок.

В целях оптимизации состава машинно-тракторного парка, на графике, периоды с максимальной (пиковой) и минимальной потребностью в данной марке трактора необходимо сгладить.

- Работа в 1 смену

- Работа в 2 смены

Рисунок 1 – График машиноиспользования.

Это достигается путем перевода на 1,5-2 сменную работу машинно-тракторных агрегатов на тех производственных операциях, на которых, изначально, планировалось использовать максимальное (пиковое) количество тракторов, либо перераспределением работ между запроектированными тракторами разных марок.

Корректирование должно проводиться в пределах установленных агролесотехнических сроков. В пояснительной записке дается обоснование принятого решения.

1.4 Планирование технического обслуживания

и ремонта машин

Постоянное содержание тракторов и лесохозяйственных машин в исправном состоянии достигается планомерным осуществлением системы мероприятий по их техническому обслуживанию, которое носит планово-предупредительный характер. Она заключается в комплексе обязательных, планомерно проводимых технических мероприятий, обеспечивающих исправное техническое состояние машин и постоянную их готовность к работе.

Эта система предусматривает: эксплуатационную обкатку, ежесменное, плановое и сезонное техническое обслуживание, техосмотр, ремонт и хранение машин. Все виды технического обслуживания проводятся в планируемые сроки, хотя в зависимости от конкретных условий использования машин допускается отклонение фактической периодичности технического обслуживания (ТО) тракторов в пределах 10%.

Ремонты проводятся по потребности в зависимости от технического состояния машин. Все ТО планируются по наработке в мото-часах или по расходу трактором дизельного топлива.

Планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта предусматривает[19,с.166-167]: ежесменное техническое обслуживание (ЕТО), плановое техническое обслуживание №1 (ТО-1), №2 (ТО-2), №3 (ТО-3),текущий ремонт (ТР) и капитальный ремонт (КР).

Периодичность проведения техобслуживаний и ремонтов тракторов приведена в приложениях В, таблицы 26, 16. Виды и порядок ремонтно - обслуживающих работ устанавливают по каждой марке машин отдельно.

Ежесменное техническое обслуживание проводят перед началом работы или в конце смены. ЕТО включает визуальный контроль технического состояния всех агрегатов машины, смазку, заправку топливом, водой и другими рабочими жидкостями.

Техническое обслуживание ТО-1 тракторов ЛХТ100, ЛХТ-55 проводят через каждые 100 мото-часов работы, ТО-2- через 300, ТО-3 – через 900 мото-часов. ТО № № 1,2,3 тракторов марки ДТ-75, МТЗ-80/82, Т-16М и др. проводят, соответственно, через каждые 60, 240, 960 мото-часов работы.

Основное назначение ТО-1- проверка состояния узлов системы питания, электрооборудования, очистка топливных и масляных фильтров, воздухоочистителя, смазка механизмов консистентной смазкой, проверка и дозаправка картеров жидкой смазкой.

Техническое обслуживание ТО-2 включает выполнение операций ТО-1, производится замена масла в двигателе, при необходимости регулируют клапанный механизм, топливную аппаратуру, приборы электрооборудования, сцепление, ходовую часть, механизмы управления.

Техническое обслуживание ТО-3 включает в себя операции, проводимые при ТО-1, ТО-2 и предусматривает углубленный контроль и регулировку агрегатов путем их частичной разборки, промывку системы охлаждения и смазки, устранение неисправностей.

Сезонное техническое обслуживание (СО) включает в себя комплекс работ по подготовке машины к летней или зимней эксплуатации.

Текущий ремонт (ТР) выполняют для обеспечения или восстановления работоспособности машины. Он предусматривает замену или восстановление отдельных узлов и механизмов, может быть плановым, по результатам диагностирования, или внеплановым.

Текущий ремонт выполняется на месте эксплуатации машины, в ремонтных мастерских или на станциях технического обслуживания.

Капитальный ремонт (КР) выполняется для восстановления ресурса изделия с заменой или восстановлением всех составных частей машины или агрегата. Он предусматривает очистку, полную разборку объекта ремонта, определение дефектов деталей, ремонт (восстановление) или их замену, сборку, регулировку и испытание составных частей и машины в целом. Капитальный ремонт, как правило, проводится на специальных предприятиях.

Потребность в техобслуживании каждого трактора за планируемый период определяется графиком или аналитически.

Количество технических обслуживаний трактора аналитическим способом определяется из выражения[20, с. 36]:

(11)

где - количество технических обслуживаний, шт.;

- общая продолжительность работы, мото-ч.;

, - соответственно, периодичность проведения последующего и

определяемого технического обслуживания.

По данным ВНИИЛМа среднесменная наработка трактора ЛХТ-55, ТДТ-55 при семичасовом рабочем дне составляет 4,5-5 мото-ч. [20, с. 35].

Количество рабочих смен, которое должен отработать трактор до очередного технического обслуживания, определяется путем деления периодичности ТО на сменный расход топлива. При установлении последующего техобслуживания не учитывается продолжительность (час) на его проведение.

Для трелевочных, лесохозяйственных тракторов порядок проведения технических обслуживаний по номерам[20, с. 36]: 1-1-2-1-1-2-1-1-3-1…; для тракторов сельскохозяйственного назначения порядок проведения ТО: 1-1-1-2-1-1-1-2-1-1-1-2-1-1-1-3-1…

Продолжительность и трудоемкость технического обслуживания приведены в приложении В, таблица 27.

По формуле 11 производится расчет числа номерных технических обслуживаний для всех тракторов запроектированного машинно-тракторного парка.

Результаты расчетов оформляются в виде таблицы 5.

Таблица 5 – Расчет количества технических обслуживаний

машинно-тракторного парка.

Марка и хозяйственный номер трактора	Наработка к началу сезона, мото-час.	Наработка за сезон, мото-час.	Число технических обслуживаний
ТО-1	ТО-2	ТО-3

По данным аналитического расчета, используя данные приложения В, таблица 27, составляется план проведения технического обслуживания и ремонта тракторов всех марок, необходимых для выполнения технологических операций, согласно графику загрузки агрегатов во времени. В качестве примера таблица 6.

Таблица 6 – План технического обслуживания и ремонта тракторов

Вид ТО	Наработка в мото-ч нарастающим итогом	Дата проведения ТО	Продолжитель- ность ТО, час	Трудоемкость, чел-час
ЛХТ-55 №1
ТО-1		30.07	1,4	2,7
	15.08	1,4	2,7
	16.09	1,4	2,7
ТО-2		15.08-17.08	6,0	12,0
ЛХТ-55 №2
ТО-1		13.07	1,4	2,7
	30.07	1,4	2,7
	15.08	1,4	2,7
	16.09	1,4	2,7
ТО-2		15.08-17.08	6,0	12,0
МТЗ-82 №1
ТО-1		16.08	1,3	2,3
	28.08	1,3	2,3
МТЗ-82 №2

1.5 Определение потребности в топливе

и смазочных материалах

Экономичность машинно-тракторного агрегата в значительной степени определяется расходом топлива на единицу площади (га), затраты на которое составляют 25% и более всех эксплуатационных расходов.

Дизельное топливо применяемое для всех дизельных двигателей тракторов, выпускается летнее (Л), зимнее (З) и арктическое (А), оценивается по цетановому числу, температуре застывания, содержанию серы, металлических примесей и воды.

Расход топлива изменяется в зависимости от мощности, нагрузки двигателя, тягового и скоростного режимов работы агрегатов (приложение В, таблица 19).

Общая потребность в дизельном топливе для выполнения определенного объема работ каждым трактором определяется путем умножения количества машино-смен, затраченных трактором за сезон полевых работ, на сменную норму расхода топлива.

Потребность в смазочных материалах, пусковом бензине устанавливается в процентах расхода основного топлива. Марки бензина, дизельного топлива и смазочных материалов для карбюраторных и дизельных двигателей приведены в справочной литературе [7, 13]. Нормы расхода смазочных материалов и пускового бензина берутся из приложения В, таблица 18.

Расчет сменной нормы расхода топлива (кг) каждым трактором производится по формуле:

(12)

где - номинальная, эффективная мощность двигателя, кВт

- удельный расход топлива, г/э кВт-ч, [20, с. 72] (приложение В, таблица 17);

- коэффициент загрузки мощности двигателя, = 0,85;

– продолжительность смены, час.;

- коэффициент использования времени смены, равный 0,75…0,90.

К полученной таким образом потребности в топливе необходимо прибавить 15 % на холостые переезды трактора с участка на участок и проведение технического обслуживания.

По видам работ расход топлива на 1 га рассчитывается по формуле:

(13)

где - сменная производительность агрегата, га/см.

Данные расчетов потребного количества топлива и смазочных материалов для выполнения заданного объема работ записываются в таблицу 7.

Таблица 7 – Расчет потребного количества топлива и смазочных материалов

для выполнения заданного объема работ

Дизельное топливо

Моторное масло

Трансмис-сионное масло

Консистент-ная смазка

Бензин

Марка трактора

Количество рабочих смен

Вид и марка

Сменная норма расхода, кг

Количество, кг

Марка

% к топливу

Количество, кг

Марка

% к топливу

Количество, кг

Марка

% к топливу

Количество, кг

Марка

% к топливу

Количество, кг

1.6 Расчет основных технико- эксплуатационных показателей

использования машинно-тракторных агрегатов

Для оценки эффективности машинно-тракторного парка рассчитывается ряд показателей использования и загрузки тракторов за сезон полевых работ.

Эксплуатационный и инвентарный парк тракторов по маркам представляется в виде таблицы 8.

Таблица 8 – Эксплуатационный и инвентарный парк тракторов

Тип и марка трактора	Мощность двигателя, кВт (л. с.)	Наработка, мото-час.	Масса, кг	Год выпуска
ЛХТ-55 №1	55,2 (80)
ЛХТ-55 №2	55,2 (80)
МТЗ-82	58,9 (85)
ДТ-75	55 (75)
Т-16М	15 (25)

Количество условных тракторов в хозяйстве определяется по формуле [18, с. 335]:

(14)

где – тракторы всех марок, переводимые в условные;

- число тракторов каждой марки;

- коэффициент перевода физических тракторов -той марки в условные (приложение В, таблица 28).

Объем тракторных работ в условных гектарах определяется по формуле, усл. га:

(15)

где - объем j – го вида работ, га;

- коэффициент перевода объема j –го вида работ в эталонные, условные гектары (приложение В, таблица 29).

– количество всех производственных операций, объемы работ которых переводятся в условные га.

Выработка в условных гектарах на условный трактор определяется из выражения:

(16)

где – суммарный объем работ в условных гектарах.

Коэффициент использования тракторного парка определяется из выражения:

(17)

где - планируемая сумма рабочих дней всех тракторов;

- общая сумма дней простоя всех тракторов.

Коэффициент использования тракторов каждой марки:

(18)

где - количество календарных дней занятости тракторов;

- продолжительность сезона полевых работ в календарных днях.

Расход топлива на условный трактор рассчитывается путем деления суммарного расхода топлива на количество условных тракторов:

(19)

где - количество топлива на весь сезон работ, кг.

Результаты расчетов коэффициентов использования тракторов и расхода топлива (в качестве примера) заносят в таблицу 9.

Таблица 9 – Результаты расчета коэффициентов использования

тракторов и расхода топлива