Расчет параметров технологического процесса распила пиломатериала — Автоматизация станка ленточнопильного модели СЛП 600 ЭПС

· Без предварительной сортировки по
диаметрам и качеству древесины, без
сложной переналадки осуществлять
различные схемы раскроя бревен;

· Производить индивидуальный раскрой
бревна и его частей в соответствии с
зонами качества древесины, получая из
низкосортного сырья большое количество
высокосортных пиломатериалов;

· Производить распиловку короткомерной
древесины;

· Производить рациональный раскрой
древесины ценных пород;

· Получать доску толщиной до 5 мм при
высоком качестве обработанной
поверхности (высокая геометрическая
точность и низкая шероховатость);

· Сократить количество опилок в 1,5…3 раза
по сравнению с рамными и круглопильными
станками, а выход основной пилопродукции
повысить до 60% благодаря сочетанию малой
толщины пилы и оптимальных режимов
пиления;

· Расширить диапазон используемых
помещений, т.к. не требуется специального
фундамента.

Вертикальный ленточнопильный станок
установлен стационарно. Бревно,
находящееся на подвижной каретке,
совершает вместе с ней возвратно-поступательное
движение относительно пильного полотна.
Станок оснащен оригинальным
кантователем, позволяющим не только
кантовать бревно, но и выставлять бревно
по отпиленной пласти в строгом
соответствии с установкой базовой стенки,
что позволяет получать высокоточные
пиломатериалы.

При пользовании этой таблицей необходимо учитывать, что действительные сбеги в любой партии бревен в соответствии с законом нормального распределения имеют отклонения как в большую, так и в меньшую сторону от средних.

В лесной таксации при изучении влияния сбега на объем бревен различают периферийную часть бревна, зону сбега и центральную, которую называют цилиндрической. К цилиндрической части бревна относится зона цилиндра, за основание которого принимается верхний торец бревна, а вся остальная его часть относится к сбеговой зоне.

Объем зоны сбега зависит от величины сбега, длины и толщины бревна. По данным проф. Е.П. Черняева, у бревен средней длины (6м), на зону сбега приходится 20,8, у длинных (10м) — 31,1% объема. Относительный объем сбеговой зоны больше у тонких и меньше у толстых бревен (см. табл.8).

Раскрой древесины в рамках данного проекта осуществляется с помощью кплекса, инструментом которого является ленточная пила. Работы, выполняемые комплексом, называются технологическими операциями, а совокупность всех операций — технологическим процессом.

Таблица 8

Относительный объем сбеговой зоны

Конечная цель раскроя пиловочного сырья это получение заготовок определенных размеров и качества, предназначенных для изготовления конкретных изделий, сооружений или деталей для них (строительных деталей, мебели, тары, деталей машин, музыкальных инструментов и т.п.). Одну и ту же конечную продукцию можно вырабатывать по разным технологическим процессам, при различном составе и последовательности операций и применяемого оборудования. В одних процессах пиловочное сырье распиливают вначале на толщину, заданную в пиленой продукции, за тем на ширину и длину. Есть процессы, в которых продукция формируется последовательно по длине, толщине и ширине. Применительно к проекту продукция формируется по толщине.

Выбор и обоснование того или другого процесса распиловки сырья определяется экономическими показателями. Главнейшие из них — это выход конечной продукции и затраты труда на его изготовление.

Под выходом пиленой продукции следует понимать отношение объема полученной продукции к объему затраченного на нее сырья :

, (28)

где К — коэффициент выхода готовой продукции из перерабатываемого сырья;

P — процент выхода пилопродукции от перерабатываемого сырья;

VП — объем продукции, получаемой из сырья;

VС — объем сырья, затраченного на выработку данной продукции,

. (29)

В себестоимости пиленой продукции затраты на сырье составляют 70-80 % от всех затрат на ее выработку. Это подчеркивает особое значение показателя экономного использования сырья.

Снижение расхода сырья на 1% равноценно увеличению производительности труда на 2,5-5%.

Показатель использования сырья можно определять как по всему процессу, так и по стадиям в отдельности. Под стадиями процесса следует понимать части единого технологического процесса — от заготовки сырья до выработки конечной продукции и поставки ее потребителям. К таким стадиям, например, можно отнести процесс заготовки сырья, процесс раскроя пиловочного сырья, процесс раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы, процесс раскроя пиломатериалов на заготовки и т.д.

Высокие показатели рационального использования сырья имеют важное значение как для всего процесса, так и для отдельных его стадий.

Показатель использования сырья по всему процессу может быть установлен не только, как отношение объема конечной продукции к объему сырья, затраченного в первой стадии (см.ф.8), но и как произведение коэффициентов по стадиям процесса :

Кпроц=К1К2К3…Кn, (30)

где Кпроц — коэффициент использования первичного сырья по процессу в целом (интегральный коэффициент);

К1 , К2 , К3 , Кn — коэффициенты использования сырья по стадиям процесса.

Найдем коэффициент использования первичного сырья по процессу в целом применительно к спроектированному комплексу по стадиям, указанным выше :

Кпроц=0,7*0,9*0,85*0,9=0,28. (31)

Наиболее важное значение имеет коэффициент использования сырья по процессу в целом : чем больше этот коэффициент, тем ниже себестоимость конечной продукции. Высокие показатели использования сырья по отдельным стадиям процесса не всегда обеспечивают получение должного показателя по процессу в целом. Во многих случаях бывает выгоднее получить меньший показатель на одной из стадий с тем, чтобы достигнуть более высоких показателей на следующих стадиях и по процессу в целом.

Для получения высокого интегрального показателя использование сырья все стадии изготовления продукции следует рассматривать как части единого процесса. Это необходимо даже в тех случаях, когда отдельные стадии выполняются на разных предприятиях. В этом случае принцип единства процесса обеспечивается техническими требованиями на материалы и сырье, которые поставляют другие предприятия.

Раскрой пиловочного сырья на пиломатериалы осуществляется в лесопильных цехах. Последние характеризуются составом вырабатываемых пиломатериалов по размерам, качеству, степени обработки и их назначению, а также особенностями распиливаемого сырья, принятыми способами раскроя бревен, используемым для выработки пиломатериалов пилооборудованием, объемами производства и способами использования отходов. Одни и те же пиломатериалы можно получить различными технологическими процессами. При этом отличными могут быть как способы раскроя бревен, так и состав и последовательность технологических операций, а следовательно, и применяемое оборудование. Поэтому установление наиболее экономичных решений технологических и технических вопросов для современных лесопильных предприятий является одной из важнейших задач. Наиболее распространенными являются следующие технологические процессы:

раскрой пиловочных бревен брусо-развальным способом на обрезные пиломатериалы;

раскрой бревен хвойных пород развальным способом на обрезные пиломатериалы;

раскрой хвойного и лиственного пиловочного сырья вразвал на необрезные пиломатериалы.

Первые два процесса распространены в лесопильных цехах, вырабатывающих экспортные пиломатериалы. Третий способ специфичен для предприятий, используещих пиломатериалы на такие виды продукции, как бруски створок оконных блоков, тару и др. При изготовлении этой продукции из необрезных досок обеспечивается более рациональное использование пиловочного сырья. Если пиломатериалы вырабатываются для последующего изготовления из них не только целых, но и клееных заготовок, то может быть применен развально-сегментный способ раскроя сырья на пиломатериалы с пластями, строго ориентированными относительно годичных колец древесины (лыжные бруски, резонансовые пиломатериалы, клепка и т.п.). В технологических процессах раскроя пиловочных бревен на пиломатериалы, независимо от их различия, можно выделить определенные операции и оборудование (см. табл.).

Таблица 9

Операции и оборудование технологических процессов раскроя пиломатериалов

Выбор оборудования определяется назначением, размерами и требуемым качеством пиломатериалов, особенностями принятого способа раскроя бревен, качеством и размерами распиливаемого сырья и экономической выгодностью применения того или иного оборудования в различных условиях.

В США и Канаде продольный раскрой бревен и брусьев осуществляется преимущественно на ленточнопильных станках и реже на лесопильных рамах. В европейских странах в основном используются вертикальные лесопильные рамы и круглопильные станки, реже (во Франции) — ленточнопильные. В вертикальных лесопильных рамах пилы, натянутые в пильной рамке, совершают поступательно-возвратное движение в вертикальной плоскости. В раму одновременно устанавливают несколько (постав) пил. Так осуществляется групповая распиловка бревен.

В ленточнопильных станках пильная лента натянута на два шкива и совершает непрерывное движение в одном направлении. Бревно в процессе распиловки имеет поступательно-возвратное движение (перед каждым резом бревно устанавливается в исходное положение). Распиловка бревна осуществляется последовательными резами, и каждый последующий рез назначается с учетом особенностей бревна и качества открывшейся плоскости распила. Такая распиловка называется индивидуальной.

Различие в использовании оборудования для раскроя бревен обусловливалось главным образом размерными и качественными особенностями сырья. В США и Канаде пиловочное сырье характеризуется большими размерами, которые нередко достигают в диаметре до 1,5-2 м, в то время как в северных странах Европы (Финляндия, Швеция) средний диаметр сырья находится в пределах 18-20 см. С размерами сырья связано его качество. В крупномерном сырье резче, чем в маломерном, выделены зоны различий по качеству древесины и соответственно больше размеры каждой качественной зоны. Поэтому при индивидуальной распиловке крупномерного сырья, осуществляемой на ленточнопильных станках, имеется возможность выпиливать брусья в пределах однородной по качеству зоны бревна и, следовательно, лучше использовать его качественные особенности по сравнению с групповой распиловкой на лесопильных рамах, где полностью исключается индивидуальный подход к распиловке отдельных бревен. Кроме того, распиловка крупномерного сырья на широкопросветных рамах менее производительна, чем на ленточнопильных станках. Все это определило преимущественное применение ленточнопильных станков для распиловки крупномерных бревен.

Однако распиловка тонкомерного сырья весьма эффективно может осуществляться на лесопильных рамах, если применять поставы, соответсвующие группам бревен, подобранным по размерам и качеству. Узко- и среднепросветные лесопильные рамы при распиловке сырья не уступают в производительности ленточнопильным станкам. В то же время указанные лесопильные рамы обеспечивают более высокое качество поверхности распила и точность размеров пиломатериалов, что получается в результате более устойчивого положения пил при распиловке. В настоящее время ленточнопильные станки для распиловки бревен получают более широкое применение также и в европейских странах. Кроме Франции, ленточнопильные станки изготавливают в Югославии, Италии, Германии, Швеции, России, Белоруссии и других странах. Большое внимание применению этого бревнопильного оборудования уделяется и в Японии.

Ленточнопильная распиловка бревен в последние годы существенно изменилась. С одной стороны, продолжает совершенствоваться распиловка на традиционных ленточнопильных станках с индивидуальной распиловкой бревен, достигнуто повышение производительности станков и уменьшение ширины пропила за счет совершенствования системы натяжения пилы, получает применение двусторонняя пильная лента, которая исключает холостой ход бревна, созданы двухпильные ленточные станки. С другой стороны, в ленточнопильной распиловке изменяются традиционные принципы и намечается переход от индивидуальной распиловки бревен к групповой, — в ряде стран созданы автоматизированные ленточнопильные установки на базе нескольких последовательно установленных сдвоенных или счетверенных ленточнопильных агрегатов, отличающихся высокой производительностью.

Круглопильные станки используют преимущественно для распиловки тонких бревен. По сравнению с лесопильными рамами и ленточнопильными станками они дают более широкий пропил и меньшую точность размеров пиломатериалов. При толщине пил, равной 4-8 мм ширина пропила на круглопильнных станках составляет 6-8 мм; на лесопильных рамах она находится обычно в пределах 3-4 мм. Основное преимущество круглопильных станков по сравнению с другим бревнопильным оборудованием заключается в простоте конструкции при распиловке тонкомерного сырья.

Станки для продольной распиловки бревен являются головным оборудованием лесопильного потока. Они определяют его пропускную способность, а также характер и объем проходящего в потоке материала. В целях повышения пропускной способности лесопильных потоков и концентрации технологических операций на головном оборудовании имеется тенденция к использованию фрезерных и фрезернопильных агрегатов. Фрезерные агрегаты устанавливаются вместе с лесопильными рамами, ленточнопильными или круглопильными станками в виде приставок к ним или как отдельно стоящие установки для переработки периферийных частей бревен и брусьев на технологическую щепу. Фрезернопильные агрегаты перерабатывают бревна на пиломатериалы и технологическую щепу (без отходов в горбыли и рейки). Они в основном предназначены для переработки тонкомерных бревен.

Впервые эксперементальные агрегатные фрезернопильные установки были разработаны в СССР (ЦНИИМОД) и в США. Теперь метод агрегатной обработки бревен получил широкое распространение в Канаде, США, Швеции, Германии и других странах. Оборудование для фрезернопильных установок производится и Российской Федерации.

Продольный раскрой широких досок на более узкие и обрезку обзольных кромок у необрезных досок (для получения из них обрезных досок) производят на различных по конструкции и количеству пил круглопильных обрезных станках. За последние годы во многих странах для обрезки обзольных кромок у необрезных досок начинают использовать кромкофрезерные обрезные станки, которые отличаются высокой производительностью. На кромкофрезерных обрезных станках вместо традиционных отходов в виде реек из боковых частей досок вырабатывается технологическая щепа.

Поперечный раскрой и торцовку досок по длине можно производить на однопильных круглопильных станках или специальных многопильных установках. Оборудование для выполнения отдельных технологических операций должно соответствовать условиям производства и обеспечивать наибольший технико-экономический эффект.

Степень использования пиловочного сырья и пиломатериалов зависит не только от выбора способов их раскроя на пилопродукцию заданных размеров, но и от использования для этих целей сырья и пиломатериалов необходимого качества. Влияние несоответствия качества пиломатериалов и заготовок наглядно иллюстрируется показателями расхода сырья (см. табл. 10).

Таблица 10

Расход пиломатериалов разной сортности на выработку 1 м3 заготовок (по данным Д.А Филипова и Н.А. Попова)

Данные табл. 10 подтверждают огромную значимость выработки из бревен пиломатериалов не только заданных размеров, но и необходимого качества, так как последнее оказывает большее влияние на расход древесины, чем переработка пиломатериалов с отступлениями от необходимых размеров по ширине. Так, например, при переработке пиломатериалов I сорта(см.табл.11),соответствующих сечению мебельных заготовок, расходуется 1,1 м3 пиломатериалов, а при переработке пиломатериалов того же сорта, но различной ширины объем увеличивается до 1,29 м3, т.е. в 1,17 раза. При выработке тех же заготовок из пиломатериалов в одном случае из I, а в других из IV сорта соответственно увеличивается их расход с 1,1 до 1,85 м3 на выработку 1 м3 заготовок, т.е в 1,68 раза /9/, что и определяет (наряду с важностью обеспечения выработки пиломатериалов заданных размеров) особую важность выработки необходимого качества.