Содержание

Ф.В. Пошарников 1

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА 1

В ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1

Ф.В. Пошарников 2

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА В ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2

Предисловие 5

Студенты специальностей 250401-Лесоинженерное дело, 250201-Лесное хозяйство и 080502-Экономика и управление на предприятиях лесного комплекса изучают технологию и технику, применяемую в лесной промышленности на трех фазах производства: лесосечных рабах, работах на нижних лесных складах и при транспортировании лесных грузов. Кроме того, им даются сведения по проблемам рационального лесовосстановления вырубаемых площадей. Имеющиеся в настоящее время учебники и учебные пособия, как правило, содержат материал по отдельным этим фазам, что затрудняет восприятие целостного представления о лесопромышленном производстве. Данное учебное пособие устраняет этот недостаток, представляя материал по технологии и оборудованию всех фаз лесопромышленного производства и лесовосстановления. Не обойдены в учебном пособии и вопросы комплексного использования древесины. 5

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 7

1.1 Характеристика лесного фонда России и значение леса 7

1.2 Характеристика состояния лесной промышленности. Структура лесной промышленности и ее роль в экономике России 9

1.3 Создание лесной промышленности и ее современное состояние 11

1.4 Перспективы развития лесной промышленности 16

1.5 Структура производства и потребления продукции лесопромышленного производства 17

2 ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ 22

2.1 Характеристика лесосырьевой базы и ее элементов 22

2.1.1 Основные понятия и определения 22

2.1.2 Характеристика лесосеки и ее элементов 26

2.1.3 Параметры элементов лесосеки и обоснование правильности их выбора 33

2.1.3.1 Обоснование размеров делянок. Размеры делянок определяют, исходя из размеров лесосек и количества бригад или машин в мастерском участке. На размеры делянок также влияет количество усов на лесосеке, схемы разработки делянок и некоторые другие причины, о чем будет сказано дальше. 33

2.1.3.2 Параметры пасек, способы их разработки и расчет трелевочных волоков. Форма и размеры пасек непосредственно зависят от формы и размеров делянок. Они также определяются способами разработки делянок и пасек, условиями последующего лесовосстановления, целесообразностью расположения трелевочных волоков и способами трелевки, применяемой системой машин. Оказывают влияние также и природно-производственные условия (рельеф, несущая способность грунта и т.д.) и, в частности, они определяют схему расположения и количество усов на лесосеке. Как видим, от параметров пасек существенно зависит процесс лесозаготовок. 35

2.2 Характеристика технологического процесса лесосечных работ, применяемой системы машин и основной технической документации 39

2.2.1 Структура технологического процесса лесосечных работ 39

2.2.2 Система машин для лесосечных работ 41

2.3 Валка деревьев 43

2.3.1 Краткая характеристика способов валки деревьев 43

2.3.2 Валка деревьев мотоинструментом 45

2.3.3 Машинная валка леса 53

2.3.4 Расчет сменной производительности бензомоторных пил и валочных машин 59

2.4 Трелевка деревьев 69

2.4.1 Виды и способы трелевки 69

2.4.2 Тракторная трелевка 70

2.4.3 Канатная трелевка 85

2.4.4 Воздушная трелевка 95

2.5 Применение многооперационных машин 104

2.5.1 Особенности применения 104

2.5.2 Валочно-пакетирующие машины (ВПМ) 106

2.5.3 Валочно-трелевочные машины (ВТМ) 119

2.5.4 Харвестеры, процессоры и форвардеры 130

2.6 Очистка деревьев от сучьев 154

2.6.1 Условия применения и способы очистки деревьев от сучьев 155

2.6.2 Применение моторизованного инструмента для очистки деревьев от сучьев 159

2.6.3 Применение сучкорезных машин 161

2.7 Организация погрузки древесины на лесовозный состав 170

2.7.1 Характеристика условий и способов погрузки древесины 170

2.7.2 Машины и технологическое оборудование для погрузки древесины 171

2.7.3 Лесопогрузочные пункты и лесные верхние склады 182

2.8 Организация и проведение подготовительных, вспомогательных и заключительных работ 186

2.8.1 Подготовительные работы 186

2.8.2 Вспомогательные работы 199

2.8.3 Заключительные работы 201

2.9 Организация лесосечных работ 205

2.9.1 Управление лесосечными работами 205

2.9.2 Формы организации труда 208

2.9.3 Вахтовый метод лесозаготовок 213

2.9.4 Организация мастерского участка 215

2.9.5 Техническое нормирование лесоразработок 217

2.9.6 Мероприятия по борьбе с потерями древесины на лесосеке 218

2.9.7 Основные показатели организации труда 221

3 Лесоскладские работы 224

3.1 Сведения по организации лесоскладских работ 224

3.1.1 Назначение и классификация лесных складов 224

3.1.2 Устройство лесного нижнего склада и его основные характеристики 229

3.1.3 Способы хранения и защиты лесоматериалов 229

3.1.4 Расчет запасов лесоматериалов 237

3.1.5 Структура технологического процесса работ на лесном нижнем 241

складе 241

3.1.6 Обоснование процесса работы нижнего склада 244

3.1.7 Поточные линии на нижнем складе 247

3.2 Первичная обработка древесины 251

3.2.1 Разгрузка, растаскивание и подача древесины на обработку 252

3.2.1.1 Краткая характеристика особых условий разгрузки лесоматериалов. К особым условиям разгрузки древесины на нижних складах относятся сравнительно большие концентрированные объемы подъемно-транспортных операций, разнообразие древесного сырья по форме и размерам, сложные способы его перемещения и необходимость его размещения на сравнительно большой площади. 252

3.2.1.2 Технические средства для разгрузки и растаскивания древесины. В соответствии с указанными способами выполнения разгрузочных работ на нижнем складе могут применяться краны, бревносвалы, разгрузочно-растаскивающие установки, технологическое оборудование транспортных машин для саморазгрузки, толкатели, самоходные разгрузчики, тракторные и автомобильные лесопогрузчики. 253

3.2.1.3 Технические средства для подачи древесины на обработку. Поштучную подачу древесины к основным поточным линиям можно осуществлять с помощью разгрузочно-растаскивающей установки типа РРУ-10М. Однако более эффективно эту операцию можно выполнять с помощью манипуляторов, которые обладают по сравнению с канатно-блочными установками значительно большими возможностями и несоизмеримо большей точностью. Это достигается за счет наличия у манипуляторов большого числа степеней свободы (от 3 до 6). При включении манипуляторов в конструкции многооперационных машин для обработки хлыстов или деревьев они могут составлять по массе от 30 до 50 % всего технологического оборудования многооперационной машины, потребляя при этом более 50 %, мощности от мощности всего технологического оборудования. 268

3.2.2 Очистка стволов от сучьев 273

3.2.2.1 Общие сведения и характеристика способов очистки стволов от сучьев. Очистка стволов от сучьев является одной из трудоемких операций по первичной обработке древесины. Еще в значительных, объемах она производится на лесосеке, т.к. преобладает при лесозаготовках вывозка древесины на нижний склад в виде хлыстов. На лесосеке преимущественно сучья с поваленных деревьев обрезают с помощью ручного мотоинструмента, используя бензопилы «Тайга-214»,»Крона-202», а для обрезки более толстых сучьев также бензопилы «Дружба-4М» и МП-5 «Урал-2». Машинизация лесосечных работ позволила использовать сучкорезные машины ЛП-30Б, ЛП-33А и ЛП-51. 273

3.2.2.2 Технические средства для очистки стволов от сучьев. В соответствии с требованиями стандарта сучки на круглых лесоматериалах должны быть зачищены заподлицо с поверхностью ствола. Эта операция может быть произведена за один прием (одностадийная обрезка сучьев), причем сучки срезают заподлицо со всего ствола за один проход дерева через сучкорезную установку. Возможна и двухстадийная очистка: деревья пропускают сначала через сучкорезную установку, на которой производится грубое отделение сучьев (остаются несрезанные части сучьев высотой до 20 мм), после чего хлысты раскряжевывают. На сортиментах, поступающих в дальнейшую переработку на этом же складе (производство щепы, выпиловка шпал, иногда лесопиление), доочистки сучьев может не быть; на сортиментах же, отгружаемых с нижнего склада в круглом виде (баланс, рудничная стойка, строительные бревна и т. п.), должна производиться зачистка сучьев, которую выполняют вручную, либо на окорочных станках, снабженных ножами для зачистки сучковых остатков. К наиболее простым техническим средствам, применяемым на нижних складах для обрезки сучьев, относятся бензомоторные и ручные электромоторные инструменты. Применяют их на нижних складах с небольшим грузооборотом. Могут их применять на складах и с большим грузооборотом, когда сучья недостаточно хорошо срезаются сучкорезными машинами и установками и с помощью ручных мото- и электропил осуществляется доочистка сучков. Поскольку на нижних складах имеется централизованная система энергоснабжения, то там нашли применение электромоторные пилы с круглым пильным диском РЭС-2 и с цепным пильным аппаратом РЭС-6. С помощью РЭС-2 можно срезать сучья диаметром до 12 см, а с помощью РЭС-6 – до 15 см. 275

3.2.3 Раскряжевка лесоматериалов 286

3.2.3.1 Способы раскряжевки. Раскряжевкой называют поперечную распиловку хлыстов на отдельные сортименты и сортиментов на более мелкие отрезки стволов (балансы, рудничную стойку и т.д.). 286

3.2.3.2 Раскряжевка хлыстов электро- и мотоинструментами. Поскольку на лесных нижних складах имеется централизованное электроснабжение в качестве инструментов для раскряжевки лесоматериалов, чаще используют электро-, чем мотоинструменты. 289

3.2.3.3 Раскряжевочные установки с продольным перемещением хлыстов. Принцип действия установок для раскряжевки с продольным перемещением круглых лесоматериалов во многом сходен. Перед каждым резом хлыст или сортиментное долготье перемещается под режущий аппарат на величину отпиливаемого отрезка. В основном производится поштучная подача лесоматериалов, хотя возможна и групповая разделка в случае обработки тонкомерных материалов. 291

3.2.3.4 Раскряжевочные установки с поперечным перемещением хлыстов. 299

3.2.3.5 Групповая раскряжевка хлыстов. Групповая раскряжевка хлыстов (долготья на коротье) целесообразна на нижних складах с годовым грузооборотом 400…500 тыс. м³, а также на лесопромышленных комплексах. 305

3.2.4 Сортировка, штабелевка, погрузка и учет лесоматериалов 306

3.2.4.1 Сортировка лесоматериалов. На главной поточной линии (ГПЛ) нижнего склада процесс первичной обработки древесного сырья завершается сортировкой с последующей штабелевкой и отгрузкой потребителям или передачей сырья на дальнейшую переработку на вспомогательные поточные линии (ВПЛ), которые называются также специализированными (СПЛ). 306

3.2.4.2 Штабелевка и погрузка лесоматериалов. Штабелевкой на лесных складах предусматривается создание запасов лесоматериалов в связи с неравномерностью поступления древесного сырья на нижние склады и отгрузки продукции потребителю после обработки и переработки древесного сырья. Таким образом, штабелевка позволяет обеспечить равномерную работу поточных линий, участков и отдельных цехов. 318

3.2.4.3 Учет лесоматериалов. Учет леса на нижних складах производится на трех этапах технологических процессов: при поступлении хлыстов или бревен с лесосеки и их выгрузке с лесовозного транспорта (учет сырья); при раскряжевке хлыстов на сортименты (учет вырабатываемой продукции); при отгрузке лесоматериалов в вагоны или передаче в сплав (учет поставляемой продукции). 320

3.2.5 Окорка лесоматериалов 323

3.2.5.1 Способы окорки. Кора древесных растений состоит из трех основных слоев: камбия, луба и корки, рис. 7.1. Камбием называют образовательную однорядную ткань, из клеток которой образуются к периферии луб, внутрь – древесина. Луб – следующий за камбием слой коры – является проводником органических веществ. Коркой называют комплекс отмерших тканей на поверхности дерева. Средние значения толщины коры h_k в зависимости от породы и диаметра бревна составляют от 1 до 20 мм. В общем объеме ствола дерева кора составляет от 6 до 25 %. 323

3.2.5.2 Технические средства для окорки древесины. Для механического способа окорки лесоматериалов характерна поштучная и групповая обработка. При поштучной обработке преимущественно используют режущий способ, а при групповой – фрикционный. 325

3.2.6 Раскалывание лесоматериалов 337

3.2.7 Технологический процесс производства балансов, рудничной стойки и дров 341

3.3 Дополнительная обработка и переработка древесины 344

3.3.1 Особенности дополнительной обработки на нижних складах 344

3.3.2 Производство пилопродукции 346

3.3.2.1 Краткая характеристика пилопродукции. К основной пилопродукции, производимой на лесных склада, относят продукцию, получаемую при лесопилении и шпалопилении. В результате лесопиления получают обрезные и необрезные доски, брусья, горбыли, а в результате шпалопиления получают обрезные и необрезные шпалы, переводные брусья, шпальные вырезки и горбыли. При агрегатном методе обработки бревен, позволяющему создать малоотходную технологию, как при лесопилении, так и при шпалопилении, можно добавочно получать технологическую щепу. 346

3.3.2.2 Лесопильное производство. Лесопиление на нижних складах лесозаготовительных предприятий и на лесоперевалочных базах организуют, если в зоне действия данного лесосырьевого предприятия нет крупных лесопильных заводов или если наряду с пиловочником высших сортов, поставляемым специализированным деревообрабатывающим предприятиям, на лесном складе имеется пиловочник низших сортов. 347

3.3.2.3 Производство шпал. На производство шпал идет лесоматериал, называемый шпальником, или шальным кряжем. Как указывалось ранее, шпальный кряж должен иметь длину 2,75 м и диаметр 25 см и более. Допускается при обработке на некоторых установках (окорочных) иметь длину лесоматериала, кратную длине шпального кряжа, но потом кряж должен раскряжевываться на отрезки указанной длины. Качество обработки и размеры шпал регламентируются ГОСТом. 359

3.3.2.4 Производство мелких пиломатериалов. Для производства мелких пиломатериалов широко используется низкокачественная древесина, а также отходы и дополнительные материалы от других производств – лесопиления и шпалопиления. К тарным лесоматериалам относятся тарная дощечка, клепка (бочковая дощечка), различного вида черновые заготовки. Характеристика сырья и получаемой продукции отражены в подразделе 3.3.2.1. 366

3.3.2.5 Производство щепы. Щепа может вырабатываться как поштучная продукция при основной и дополнительной обработке лесоматериалов, а также и специальными рубительными машинами. 369

3.4 Переработка древесины 376

3.4.1 Способы переработки древесного сырья и области использования получаемых продуктов 376

3.4.2 Переработка древесины для бумажной промышленности 379

3.4.3 Производство древесно-стружечных и древесноволокнистых плит 380

3.4.4 Производство строительных и облицовочных материалов на основе минерального вяжущего 387

3.4.5 Производство древеснополимерных композиционных материалов 397

3.4.6 Использование биотоплива на основе древесных отходов 402

3.4.7 Переработка нестволовой древесины и отходов лесопереработки и получения продукции 407

3.4.7.1 Переработка пневой и корневой древесины. Основными потребителями пневой и корневой древесины являются лесохимические канифольно-экстракционные заводы, традиционно перерабатывающие пни, корни и пневый осмол – просмолившуюся ядровую часть древесины пней и корней сосны и кедра. Различают свежий и спелый осмолы, имеющие разное содержание смолистых веществ. В свежем пне возрастом до трех лет количество смолы в ядровой части составляет 8...15 % объема пня. Спелым считается осмол, образовавшийся в процессе отгнивания заболони и малосмолистой древесины корней за период около 10 лет после оставления пня на лесосеке. 407

3.4.7.2 Гидролиз древесины. Отходы древесины могут подвергаться гидролизу. Под гидролизным производством понимают осахаривание древесины кислотами (серной и соляной), включая переработку получаемых сахаров на этиловый спирт, углекислоту, кормовые дрожжи, фурфурол и другие продукты. Получающиеся при гидролизе древесины сахара могут быть выделены и в кристаллическом виде. Гидролизу обычно подвергают отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Применяются два метода гидролиза: гидролиз древесины разбавленной до 0,5 % серной кислотой при температуре 170...200 °С и давлении 98,1 • 10⁴...147,15 • 10⁴ Па; гидролиз древесины концентрированными кислотами: 70%-ной серной и 40...41 %-ной соляной при комнатной температуре. 410

3.4.7.3 Производство древесного угля. 412

3.4.7.4 Переработка коры и получаемая продукция. Кора деревьев может использоваться для производства дубильных веществ (таннидов), дегтя (дегтекурное производство), кормовых продуктов и органических удобрений. 415

3.4.8 Переработка древесной зелени и получаемые продукты 422

3.4.8.1 Заготовка древесной зелени. 422

3.4.8.2 Производство продукции из древесной зелени. Из-за ограниченного срока хранения древесную зелень перерабатывают обычно на том предприятии, где ее заготовляют. Она служит сырьем для производства хвойной хлорофилло-каротиновой пасты, эфирных масел и хвойного лечебного экстракта. Извлекают эти продукты экстракцией хвои бензином, паром и водой. 426

3.4.9 Производство потребительских и производственных товаров из НКД и древесных отходов 429

3.4.9.1 Технология производства товаров. Технология производства товаров народного потребления и производственного назначения зависит от их конструкции и качества отделки поверхности. Большинство изделий требует искусственной сушки древесины и отделки. Одни товары, изготовляемые механической обработкой древесины, в окончательном виде поставляют и используют без отделки. Другие собирают из отдельных деталей, соединяя их различным способом в готовые изделия. В производстве сувениров используют художественную роспись, выжигание, резьбу по дереву. 431

3.4.9.2 Производство строительных изделий. К строительным деталям относятся столярные изделия (двери, оконные рамы, дверные и оконные коробки, встроенные шкафы и др.), плинтусы, наличники, поручни, перегородки, перекрытия (балки, накаты, полы, подшивки), части сборных деревянных домов и строительный инвентарь (стремянки, деревянный инструмент). 433

3.4.9.3 Производство токарных изделий. Производство токарных изделий основано на использовании токарных и круглопалочных станков, с помощью которых вытачивают детали и изделия фасонной или цилиндрической формы. 440

3.4.9.4 Производство обозных изделий. К обозным изделиям относятся повозки, сани и подсанки. Изготовляются они примерно одинаково. Сани подразделяются по назначению на розвальни для перевозки сельскохозяйственных грузов и пассажиров и дровни для перевозки дров и других грузов, и по оковке полоза на окованные (с подрезами) и неокованные (без подрезов). Грузоподъемность саней от 700 до 1000  кг. Детали саней изготовляют практически из всех древесных пород, а при их вязке используют березу, иву, вяз и черемуху. 441

3.4.9.5 Производство бондарных изделий. Бондарные изделия подразделяют на бочки и открытые изделия (кадки, ведра, ушаты, шайки, лохани и др.). Их производство легко может быть организовано в небольших мастерских с первичной механизацией обработки древесины. 443

3.4.9.6 Производство кровельных изделий. К кровельным изделиям относятся: гонт кровельный, плитки и стружка (дрань). 445

3.4.9.7 Производство паркетных изделий. Паркетные заготовки и паркетные изделия изготавливают в лесопильных цехах. Длина заготовок (фриз) для паркета 120, 140, 170, 220, 270, 320 и 420 мм с припуском на усушку, строгание и фрезерование. 447

3.4.9.8 Производство упаковочной стружки. Упаковочная стружка представляет собой плоскую ленту длиной от 20 до 53 см. 448

3.4.9.9 Производство мочала. В леспромхозах и лесхозах имеются большие возможности для организации в значительных размерах заготовки луба и коры, применяемых во многих отраслях народного хозяйства (в кожевенной, текстильной, рыбной, пищевой промышленности и др.). 450

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 453

содержание 457