4.2. Бревнопильное оборудование для раскроя бревен на пиломатериалы

Раскрой бревен на пиломатериалы производится в специализированных лесопильных цехах. Головным в основной группе оборудования лесопильных цехов является бревнопильное. Все остальное основное и транспортное оборудование должно обеспечивать бесперебойную работу головного бревнопильного оборудования.

Характерным классификационным признаком этого оборудования является вид режущего инструмента, который, в свою очередь, определяет тип оборудования и техническую сторону распиловки. По этому признаку оборудование можно подразделить на различные типы.

4.2.1. Типы бревнопильного оборудования

1. Лесопильные рамы, имеющие в виде пильного инструмента прямые полотна пил конечной длины, резание которыми производится за счет возвратно-поступательного движения.

2. Ленточнопильные станки, имеющие в качестве пильного инструмента бесконечную пильную ленту, движущуюся в одном направлении.

3. Круглопильные станки, имеющие в качестве пильного инструмента пильные диски непрерывного вращения.

4. Фрезернопильные агрегаты, имеющие в качестве пильного инструмента комплекты фрез и пил с непрерывным вращением.

Каждый из указанных видов оборудования классифицируется в зависимости от технологических и конструкторских признаков. Указанное оборудование классифицируется не только по виду, но и по числу одновременно работающих инструментов. По этому признаку оборудование подразделяется на многопильное и однопильное.

4.2.2. Способы раскроя сырья и применяемое оборудование

Многопильное оборудование (лесопильные рамы, круглопильные и фрезернопильные станки) применяется для массового (слепого) способа раскроя бревен сразу несколькими пилами без учета качественных и других особенностей каждого отдельного бревна.

Массовый способ применяется для распиловки бревен примерно одного размера и качества по одному поставу. При этом для повышения объемного и в первую очередь спецификационного выхода требуется предварительная сортировка бревен по диаметрам.

Производительность оборудования при этом способе распиловки в м погонной длины определяется по формуле 4.2 в шт/см и м³/см по формулам 4.3 и 4.4 соответственно.

Производительность в шт./смену – (4.3)

Производительность в м³/смену – , (4.4)

где L – длина бревна, м; q_бр – объем бревна, м³.

Индивидуальный способ это когда станки, имеющие один режущий инструмент, распиливают бревно за несколько проходов, отпиливая каждый раз по одному сортименту. Этот циклический способ распиловки называется открытым индивидуальным, т.к. после каждого реза открывается плоскость распила, что позволяет оценить качество следующей доски. Индивидуальным способом целесообразно раскраивать бревна больших диаметров и ценных пород.

Производительность оборудования определяется исходя из формулы 4.1 по формулам 4.5 и 4.6:

шт./смену (4.5); м³/смену, (4.6)

где t_ц – время на распиловку одного бревна, включая время на заправку, распиловку бревна и уборку полученных сортиментов.

Массовый способ распиловки обеспечивает более высокую производительность по сравнению с индивидуальным.

Выбор типа бревнопильного оборудования определяется размерно-качественной характеристикой сырья, его породой, выбранными схемой и способом раскроя бревен, назначением и видом вырабатываемой пилопродукции и экономической эффективностью.

Для групповой распиловки средних и крупных бревен на длинномерные пиломатериалы широко применяют лесопильные рамы и другие бревнопильные станки.

Лесопильные рамы имеют высокую эксплуатационную надежность и сравнительно просты в обслуживании. При распиловке бревен на лесопильных рамах обеспечивается достаточно высокое качество пиломатериалов (точность формы и размеров).

Недостатком лесопильных рам являются большие инерционные усилия, возникающие при работе кривошипно-шатунного механизма, для гашения которых требуются большие фундаменты.

Круглопильные многопильные станки, имеющие высокую производительность, используют преимущественно для распиловки тонкомерных бревен и брусьев. Их недостатки – большая ширина пропила и невозможность жесткой фиксации бревна в процессе его распиловки, что ведет к снижению качества полученных пиломатериалов из-за неправильной формы и ухудшения их поверхности. Ширину пропила можно уменьшить за счет применения более тонких пил, например, в двухвальных станках [11].

Ленточнопильные станки применяют как для индивидуальной, так и для групповой распиловки бревен. Индивидуальным способом распиливают крупномерные бревна, в т.ч. на доски с пластями, строго ориентированными относительно годовых слоев (лыжные, резонансные и др.), а также бревна, имеющие сердцевинную гниль (круговая схема раскроя). Эти станки обеспечивают меньшие потери в опилки за счет возможности применения тонких пил. Основным недостатком являются низкая производительность и большие удельные затраты электроэнергии. Кроме того, на малых ленточнопильных станках, имеющих сварные станины, трудно обеспечить постоянное получение пиломатериалов необходимого качества по размерам и форме.

Фрезернопильные агрегаты. В основу агрегатного способа переработки сырья положен принцип совмещения технологических операций по формированию сечений пиломатериалов и получению технологической щепы в одном агрегате. Это способствует созданию малооперационной технологии, обеспечивает повышение производительности труда в 1,5–2 раза и комплексное использование сырья до 86–92%. В зависимости от вида головного оборудования технологические потоки на основе агрегатного способа переработки делятся на линии агрегатной переработки, фрезернопильные линии, фрезернобрусующие линии.

При выборе оборудования для переработки бревен следует учитывать, что при применении агрегатного способа выход основной пиленой продукции снижается примерно на (8–15%) по сравнению с традиционными способами раскроя бревен, особенно при непоставной подаче с отклонением диаметра бревен от расчетного.

Расчет производительности бревнопильного оборудования.

Тип (марка) бревнопильного станка выбирается по наибольшему диаметру бревен, которые могут быть распилены на данном станке в соответствии с его технической характеристикой. Например на лесопильных рамах ширина просвета пильной рамки составляет 500, 630, 750 мм и т.д. в зависимости от типа лесопильной рамы (табл.8 прил.). Для многопильных круглопильных станков ширина просвета приведена в таблице 11 приложения.

Необходимая ширина просвета станка B (см) (расстояние между стойками) определяется по формуле:

,

(4.7)

где d_max – максимальный диаметр бревна, распиливаемого сырья на станке в данном потоке (по спецификации бревен), см; с – сбег бревна, см/м; L – длина бревна, м; a – величина зазора между боковыми стойками станка и торцом бревна, см (a = 5 см).

На лесопильных заводах страны для распиловки бревен в настоящее время наиболее широко применяются лесопильные рамы.

Производительность лесопильных рам определяют исходят из формул 4.3 и 4.4. При этом скорость подачи U (м/мин) следует выражать через посылку (мм/об) – подачу за один ход пильной рамки или за один оборот коленчатого вала.

,

(4.8)

где: – подача за один оборот коленчатого вала, мм/об.; n – число оборотов коленчатого вала, об/мин.

Тогда производительность лесорамы определяется по формуле:

шт./смену

(4.9)

или

м3/смену (4.10)

где K_т = K_p коэффициент использования рабочего времени; K_i = K_м – коэффициент использования потока – машинного времени (формулы 4.3, 4.4).

Новые обозначения коэффициентов рабочего времени K_р = K_т и машинного времени использования потока K_м = K_i введены в соответствии с инструкцией по расчету производственных мощностей лесопильного предприятия [7, 8]. В этих формулах величина посылки определяется по табл. 9 и 10 прил. в зависимости от размеров и породы распиливаемых бревен (брусьев), структуры постава (схемы постава и количества пил), типа лесопильных рам (этажности, просвета и величины хода пильной рамки). В табл. 9 и 10 прил. приведены значения посылок для распиловки бревен хвойных пород на лесопильных рамах с ходом пильной рамки Н соответственно 600 и 400 мм. Для лесопильных рам, имеющих другие значения хода пильной рамки Н', посылка определяется по формуле

.

(4.11)

При распиловке бревен других пород величина посылки для хвойных пород умножается на поправочный коэффициент, принимаемый для осины – 1,0; ольхи – 0,95; березы – 0,85; бука – 0,70; дуба и ясеня – 0,65.

Коэффициент использования рабочего времени K_т определяется по формуле

,

(4.12)

где T – продолжительность смены, мин; T₁ – время на обслуживание рабочего места, мин; T₂ – время на отдых и личные надобности, мин. Регламентированные затраты рабочего времени с учетом действующих типовых норм выработки продукции для двухэтажных лесопильных рам T₁ = 10,9 мин; T₂ = 19,0 мин; для одноэтажных Т₁ = 28,0 мин; T₂ = 45,0 мин [ 7,. 8]. K_c – коэффициент, учитывающий влияние участка подготовки сырья к распиловке. При наличии на участке подготовки сырья запаса круглых лесоматериалов K_c = 0,94, при отсутствии этих запасов K_c = 0,83; K_м – коэффициент, учитывающий механизацию вспомогательных операций головного станка. Для потока с двухэтажными лесопильными рамами K_м = 1, с одноэтажными рамами с околорамной механизацией K_м = 1, а при ее отсутствии K_м = 0,89.

Коэффициент использования лесопильного потока К_i зависит от способа и времени распиловки бревна и определяется по формуле

	,	(4.13)
	;		(4.14)

где t_p – время распиловки бревна (с); t_b - время межторцового разрыва при подаче бревна, с: для двухэтажных лесопильных рам t_b = 1,9 с, для одноэтажных лесопильных рамах t_b = 2,5 с; – суммарные внецикловые потери головного станка, при распиловке на двухэтажных лесопильных рамах вразвал с; при брусовке с; – суммарные внецикловые потери брусовочного станка с, для одноэтажных рам с; ₂₁– коэффициент наложения потерь развального и брусовочного станков; если нет накопителя брусьев, то потери на головном и брусовочном станках суммируются и ₂₁ = 1.

Производительности потоков с многопильными круглопильными станками, линиями агрегатной переработки бревен (ЛАПБ), фрезернопильными линиями (ЛФП), фрезерно-брусующими станками (ФБС) исходят из формул 4.3 и 4.4. При этом значения коэффициентов и величин определяются по следующим данным:

скорость подачи U – по технической характеристике станка (табл. 11 а, б, в и 12. прил.); коэффициент использования рабочего времени K_т по формуле (4.12), при этом принимается T₁ = 8,0 мин, T₂ = 40,0 мин. [7, 8].

Коэффициент использования лесопильного потока K_i определяется по формуле (4.13), при этом принимается: для потоков с многопильными круглопильными станками с; с; для линии ЛАПБ – с, ; для линии ЛФП – с, с; для линии ФБС – с, ₂₁ = 1 [7, 8].

Производительности однопильных круглопильных станков определяют в зависимости от времени раскроя одного бревна – времени цикла по формулам (4.5 и 4.6). Коэффициент использования рабочего времени для однопильного оборудования составляет примерно K_p = 0,75–0,85. Время цикла зависит от количества резов в бревне, времени загрузки бревна в станок и уборки готовой продукции. Опытные наблюдения и расчеты показали, что время, затрачиваемое на 1 рез, составляет примерно (40–60) с [18].

Из-за длительного времени распиловки бревна производительность однопильного оборудования сравнительно низка. Для увеличения производительности однопильного оборудования желательно сократить количество резов, при раскрое бревна комбинируя его распиловку на однопильном и многопильном оборудовании.

Производительность однопильных ленточнопильных станков определяется так же, как и для однопильных круглопильных станков. Время цикла (полной распиловки одного бревна) может колебаться в широких пределах от 5 до 50 мин и зависит от марки станка, скорости подачи, степени механизации околостаночных операций, мощности и других факторов. В каждом конкретном случае это время должно рассчитываться или определяться по опытным наблюдениям.

Производительность ленточнопильных станков можно увеличить, спаривая их работу и объединяя в линии. При этом желательно, чтобы каждый станок делал только один рез в бревне, а распиловку брусьев и толстых досок по ширине производить на многопильных круглопильных станках. В этом случае производительность резко увеличится, и будет определяться по формулам 4.3 или 4.4. в зависимости от скорости подачи в станке.

Годовая производительность лесопильного потока по количеству распиленного сырья П_г.с (м³) определяется по формуле

Пг.с.= Пст.см. r D C Kг . (4.15)

где П_ст.см. – среднесменная производительность головного станка, м³/смену; r – количество бревнопильных станков в потоке, шт.; D – количество рабочих дней в году с учетом планово-предупредительного и капитального ремонтов оборудования; С – сменность работы оборудования; K_г – поправочный коэффициент на среднегодовые условия. Он зависит от температурной зоны, в которой расположено предприятие, и определяется по нижеприведенным данным.

Температурная зона	1	2	3	4	5	6
Коэффициент	0,98	0,96	0,93	0,90	0,86	0,80

Например: Брестская, Гомельская, Гродненская, Минская области отнесены ко второй зоне; Могилевская, Витебская области – к третьей зоне; Архангельск, Вологодская, Кировская – к четвертой зоне.

Лекция № 11