CC BY
124
ПЕРЕДВИЖНАЯ СИСТЕМА МАШИН ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
М.В. ГОМОНАЙ, «НПВП-Лестехника», д-р техн. наук,
В.Д. НИКИШОВ, проф. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производстваМГУЛ
Организация процесса комплексной переработки древесины на лесосеке - одно из перспективных направлений, в особенности для малых и средних предприятий. Строить нижние склады и цеха по переработке древесного сырья с инженерными коммуникациями - дорогостоящее мероприятие. Кроме этого, вывозить из леса готовую продукцию или полуфабрикат экономически более выгодно: увеличивается коэффициент загрузки транспортных средств с 0,67 (круглый лес) до 1,0 (пиломатериал). Вывозка отходов, коэффициент полнодревесности у которых очень низкий (например, для сучьев, веток К = 0,12; вершинки К = 0,30, обрезки стволов и бревен К = 0,40), вызывает ряд технологических и экономических трудностей. Поэтому в большинстве случаев отходы остаются на лесосеке и сжигаются.
Для переработки древесного сырья на лесосеке может быть использована передвижная система машин в составе:
- агрегат КАНТ-2М для переработки пиловочника;
- агрегат УПФП-1М для переработки тонкомера;
- машина МРПГ-3 для подтрелевки (сбора) и измельчения лесосечных отходов;
- навесное технологическое оборудование НТО-1 для распиловки и раскалывания древесины с приводом от трактора МТЗ;
- передвижная установка ППУ-1А для выработки хвойного масла из древесной зелени;
- передвижная углевыжигательная печь УВП-5А для выработки древесного угля;
- для использования шишек в качестве сырья для получения хвойных семян - машина передвижная ШП-0,06 (шишкосушилка) и машина МОС-1 А.
Выбор состава и количества оборудования зависит от объема лесозаготовок и номенклатуры вырабатываемой продукции. В качестве силовой базы для привода рабочих механизмов оборудования используется колесный трактор МТЗ-82, дизель станция ЭСД-75 и гусеничный трактор ТДТ-55А.
В моделях агрегатов УПФП-1М, МРПГ-3, НТО-1 применяется трактор МТЗ, и при объемах переработки древесины до 10 тыс. м3 он один обеспечивает работу комплекса оборудования, при этом агрегаты подключаются к трактору МТЗ поочередно по мере накопления на площадке того или другого вида сырья.
Конструкции агрегатов, их характеристики и принцип работы
1. Агрегат КАНТ-2М предназначен для продольной распиловки бревен на пилопродук-цию, для оцилиндровки бревен с нарезанием угловых «чашек» и продольного паза (рис. 1) [патент РФ № 2009885].
Для привода рабочего органа используется передвижная электрическая станция ЭСД-75 с дизель-электрическим агрегатом АД.75-Т/400 на двухосном прицепе типа МАЗ-5207В или стационарный источник энергии напряжением 380 В.
Техническая характеристика агрегата КАНТ-2М:
- диаметр обрабатываемых бревен, см 14-65
- длина бревен, м 1,5-7,5
- производительность: при распиловке до 12 бревен в
бревен час
при оцилиндровке бревен до 7 бревен в час
- размеры изготавливаемого бруса, от 150 х 150 до
сечение, мм 320 х 320
- толщина обрезной и необрезной
доски, мм 20, 35, 40
- диаметр оцилиндрованных бревен, мм 160-250
- длина оцилиндрованных бревен, мм 2000-6300
- общая установленная мощность, кВт, 65
в т.ч. на привод пил (фрез) 4 х 11 кВт
- время приведения агрегата в рабочее
положение, мин 30
- скорость транспортировки по автодо-
рогам, км/ч 40
- скорость подачи каретки, м/мин: при
распиловке бревна, 9
при оцилиндровке 7
- скорость вращения шпинделей пил и
фрез, мин-1 3000
- число пил и их диаметр, шт/мм 4/360-400
- масса, кг 5700
- габариты, м (ширина, высота, длина) 2,5 х 3,38 х 12,95
К
и
Рис. 1. Передвижной агрегат (лесозавод) КАНТ-2М: а - выполняемые технологические операции; б - схема механизмов резания; в - общий вид; 1 - кабина оператора; 2 - платформа; 3 - механизм обработки; 4 - конвейер; 5 - лебедка; 6 - механизм загрузки.
Агрегат КАНТ-2М смонтирован на двухосной колесной платформе с тормозной системой и огнями дорожной сигнализации, что позволяет перемещать его по автодорогам на расстояние 500 км и более с одного места работы на другое тягачом (КРАЗ, КАМАЗ и др.).
Агрегат КАНТ-2М обрабатывает древесину хвойных и лиственных пород без ограничения влажности, делает оцилиндровку бревна, выполняет соединительные угловые врубки, выбирает четверть для изготовления деталей домостроения.
Если бревна имеют снаружи слой, зараженный радионуклидами или гнилой, то агрегат может снять этот слой, т.е. появилась возможность вовлекать в производство ранее не используемую древесину.
При обработке бревно в агрегате фиксируется по торцам, в т.н. центрах, по оси бревна. Механизм резания (обработки) выполнен навесным в виде каретки, движущейся на роликах по направляющей, что обеспечивает хорошую точность и качество выпиливаемой продукции.
Установка пил на необходимый размер доски производится ступенчато с помощью шаблона. Всего на шаблоне имеется 8 ступеней, каждая ступень контролируется своим конечным выключателем.
В комплект поставки входит несколько типоразмеров шаблонов, что позволяет выпиливать доску разной толщины.
На платформе агрегата также размещен поперечный цепной конвейер с приводом от мотор-редуктора. Конвейер служит для выноса готовой продукции из зоны обработки и удаления отходов. Выгрузка готовых изделий производится со стороны, противоположной загрузке бревен в центре агрегата.
Благодаря установке пил малого диаметра (до 400 мм) объем опилок незначительный. Пилы размещены симметрично продольной оси бревна по две в одной горизонтальной плоскости (друг над другом). Распиловка бревна производится одновременно с двух сторон по отношению к продольной оси бревна. Бревно зажато в двух центрах, а каретка перемещается вдоль него, пиление происходит при движении каретки вперед и назад. Шпиндели центров поворотные (на 30°, 60°, 90°, 180° и 360°) и могут вращаться со скоростью 100 мин-1.
Управление агрегатом КАНТ-2М производится из кабины оператора с единого пульта. Кабина оператора расположена на торце платформы. Обслуживают агрегат 3 рабочих.
Порядок работы агрегата КАНТ-2М
Агрегат КАНТ-2М размещается на ровной площадке. Тягач отцепляется, а платформа устанавливается на ручной тормоз. С помощью винтовых опор агрегат выставляется по уровню. Затем производят его заземление. Сопротивление заземления должно быть не более 25 Ом. Заземлители устанавливаются на расстоянии 2,5 м друг от друга и соединяются между собой и с рамой агрегата (кабелем КГ.1.10 ГОСТ 13497). Со стороны клещевого захвата устанавливают наклонно два бруса сечением 120 х 120 или бревна диаметром 180 мм, которые одним концом опираются на платформу. Механический гидрозахват забирает из штабеля бревно (вылет 1,5 м) и подает его в центры. Регулировка высоты подъема бревна по отношению к центрам производится гидроцилиндрами. Для более точного совпадения продольной оси бревна и оси центров в действие вступают ролики, которые с помощью рычагов и цилиндра, через шарниры,
поворачиваются и могут поднимать или опускать конец бревна. Кроме этого, ролики служат для поддержания отпиливаемой части бревна, что исключает излом или скол отпиливаемой части.
2. Агрегат УПФП-1М предназначен для переработки круглых тонкомерных бревен на обрезной пиломатериал за один проход бревна (рис. 2), [патент РФ № 2060875]. Привод рабочих органов агрегата осуществляется от вала отбора мощности трактора МТЗ-82 посредством карданной передачи и редуктора. Агрегат расположен на одноосном колесном прицепе и транспортируется по автодорогам тягачом любого типа, в т.ч. и трактором МТЗ. Транспортное положение агрегата - трактор спереди, в рабочем положении - трактор размещается перпендикулярно к продольной оси агрегата.
Техническая характеристика агрегата УПФП-1М:
- размеры обрабатываемых бревен:
длина, мм 80-240
длина, м 1,5-4,5
- скорость подачи, м/мин 2-8
- диаметр цилиндрических фрез, мм 250
- частота вращения фрез, об/мин, не менее 1000
- число пил, шт до 5
- диаметр пил, мм, мах 450
- частота вращения пил, мин-1, не менее 1700
- масса, кг 4000
Агрегат УПФП-1М включает в себя следующие узлы: самоцентрирующийся механизм загрузки 1, фрезерный блок 2 из двух горизонтальных фрез, механизм подачи 3 роликового типа, пильный блок 4, приемный роликовый стол 5 и гидростанция с насосом НШ-32У-Л.
Механизм загрузки 1 состоит из горизонтальных двухконических роликов (2 пары), которые могут перемещаться в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров (один на пару роликов), а также из вертикальных двухконусных роликов (2 пары), перемещающихся в горизонтальной плоскости. Вертикальные ролики установлены на каретках на горизонтальных трубчатых направляющих, симметрично оси загрузки. Ролики (каждая симметричная пара) соединены между собой с помощью гидроцилиндра и пружины сжатия. Для обеспечения равномерности хода роликов каждой пары в горизонтальной плоскости каретки этих роликов соединены качающейся кулисой с центром качения на продольной оси загрузки. Благодаря двухконусности вертикаль-
ных роликов бревно всегда самоустанавливается в горизонтальном положении.
Для приема бревна на горизонтальные ролики вертикальные ролики разводятся в крайнее положение от продольной оси загрузки. Подача бревна может производиться вручную или гидроманипулятором, установленным на тракторе. С помощью гидроцилиндров горизонтальные ролики с бревном выверяются в вертикальной плоскости (ориентировочно), после чего поступает команда на гидроцилиндры перемещения вертикальных роликов, и они начинают сходиться. Бревно, зажатое вертикальными роликами, подается в зону обработки. Несмотря на сбежитость бревна, ролики постоянно прижимаются к нему с помощью пружины. С целью повышения выхода продукции бревна предварительно подсортиро-вываются по диаметру. Для каждой группы диаметров вертикальные ролики устанавливаются на необходимую высоту с помощью втулок. Высота роликов связана с уровнем установки нижней фрезы, причем сама фреза установлена стационарно. Это позволяет срезать с бревна слой древесины одинаковой толщины как снизу, так и сверху. В результате снижаются потери древесины.
Фрезерный блок выполнен из 2-х цилиндрических фрез диаметром 250 мм, установленных консольно на горизонтальных валах, сверху и снизу по отношению к оси загрузки. Верхняя фреза имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости с помощью передачи «винт-гайка» по направляющим типа «ласточкин хвост». Привод фрез осуществляется с помощью карданных передач.
В корпусе каждой фрезы перед каждым режущим ножом может устанавливаться надрезатель гребенчатого вида, который надрезает слой снимаемой древесины вдоль волокон на глубину до 2 мм. При срезании такого слоя стружка по ширине делится на части, т.е. образуется щепа. Выступ надрезателей над корпусом фрезы не более 2 мм. За каждой фрезой установлена опорная площадка, которая может перемещаться в вертикальной плоскости, а за верхней фрезой еще и резиновый щиток для сброса стружки и опилок с бревна.
Пильный блок УПФП-1М приводится в движение с помощью клиноременной передачи, расстояние между пилами регулируется прокладками (шайбами). За каждой пилой установлен расклинивающий нож, толщиной не более ширины пропила. Для каждого постава пил имеется свой съемный стол с прорезями.
—# * Л 1 О 1
Рис. 2. Агрегат передвижной фрезерно-пильный УПФП-1М: 1 - механизм загрузки; 2 - фрезерный блок; 3 - механизм подачи; 4 - пильный блок; 5 - роликовый стол
Рис. 3. Самоходная рубильная машина МПРГ-3 барабанного типа на базе трактора ТДТ-55А
После фрез полученный двухкантный брус подается к пильному блоку цилиндрическими роликами (2 верхних и 2 нижних), которые устанавливаются как перед пильным блоком, так и после него, причем ряд нижних роликов установлен стационарно на одном уровне, а верхние могут перемещаться в вертикальной плоскости. Все ролики приводные. Верхний ролик перед пилами имеет конусообразную поверхность, что позволяет центрировать бревно в горизонтальной плоскости.
Принцип работы УПФП-1М
Агрегат транспортируется к месту работы (лесосека, склад и пр.) и размещается на ровной площадке. Трактор отцепляется, при этом один конец агрегата опирается на выдвижной аутригер. Затем трактор подключается к агрегату через карданный вал.
Агрегат настраивают на заданную продукцию (доски или брус необходимых размеров). Из кабины трактора МТЗ-82 включают вал отбора мощности, при этом приходят в движение фрезы
и пилы. Управление подачей бревна производится с помощью гидрораспределителя.
Бревно подается в механизм загрузки комлем вперед, там оно центрируется и направляется к фрезерному блоку. Фрезы снимают с бревна горбыльную часть, и полученный полубрус поступает на распиловку.
Все эти операции происходят одновременно, т.е. бревно полностью перерабатывается за один цикл его подачи. На агрегате может вырабатываться брус сечением 100 х 100 мм и менее, доска обрезная толщиной 25, 30,40 и 50 мм. Обслуживают агрегат 3 рабочих. Сменная производительность по сырью в условиях Собинского ЛК составляет 15-18 м3.
Как вариант УПФП-1М может быть выполнен и с электроприводом как в передвижном, так и в стационарном исполнении.
Кроме лесных предприятий, агрегат может быть использован для переработки древесины при прокладке через лесной массив линий электропередач, нефте- и газопроводов, а так-
же при проведении в лесонасаждениях рубок ухода.
Для переработки лесосечных отходов на щепу в данной системе машин может быть использована самоходная рубильная машина МРПГ-3 или МРГС-5. Машина МРПГ-3 имеет возможность собирать (трелевать) отходы в радиусе 50 м и их измельчать. Машина МРПГ-3 может быть смонтирована на тракторе (самоходная (рис. 3) или в прицепном варианте с приводом от трактора МТЗ-82. Такая конструкция машины позволяет использовать трактор и для других производственных целей, так как при отсутствии отходов трактор отцепляется и направляется на другие работы.
С целью увеличения размеров загрузочного патрона рубильной машины рабочий орган выполняют многорезцовым (применен полузакрытый вид резания).
Техническая характеристика машины МРПГ-3: - размеры загрузочного патрона, мм,
(ширина х высота) 500 х 350
- рабочий орган многорезцовый
барабан
- диаметр барабана, мм 800
- частота вращения барабана, мин-1 500
- количество резцов на барабане, шт 8
- скорость подачи сырья, м/мин 30
- производительность, пл.м3/ч 3
- выполняемые операции: измельчение,
подтрелевка
- масса машины без трактора, кг 3000
В качестве режущего инструмента используются резцы (угол заточки 32°) размером 132 х 120 х 15 мм, которые расположены на барабане ступенчато. Длина щепы устанавливается величиной выступа резцов. Механизм подачи состоит из 5-цепного конвейера и прижимного приводного верхнего вальца. На ведомом валу конвейера установлен барабан с канатом. В корпусе машины размещены два контрножа, а также предусмотрена решетка (ячейки диаметром 50 мм).
Принцип работы машины МПРГ-3
Машина на лесосеке размещается вблизи собранных отходов, которые для удобства погрузки щепы в автощеповоз ЛТ-7А или ТМ-12 размещены возле лесовозной дороги.
Загрузка отходов в машину производится вручную. Подтрелевка отходов к машине осуществляется лебедкой, установленной на ме-
ханизме подачи. Размотка каната производится включением конвейера подачи «назад». Канат диаметром 8-10 мм вручную доставляется к отходам, которые чокеруются и включением конвейера «вперед» - трелюются. У машины канат отцепляют и фиксируют на барабане, а отходы загружают в рубильную машину. Щепа с помощью вентилятора удаляется в щеповоз.
Машина МРПГ-3 (самоходное исполнение) самостоятельно перемещается по лесосеке и измельчает отходы, разбрасывая их по делянке. В период распутицы, а также в зимний сезон, щепа может укладываться в колею лесовозной дороги. Это позволяет повысить проходимость дорог.
При измельчении лесосечных отходов и тонкомера в этой машине получают щепу, как показали испытания, следующих размеров: длина -13,63 мм (разброс 10-22 мм), ширина - 16,67 мм (разброс 8-30 мм) и толщина - 2,9 мм (разброс 1,9-5,5 мм). Выступ резцов составлял 10 мм, температура воздуха -5-7°.
Частицы щепы для замеров брались из сортирующей установки СЩ-120 с диаметром 20 и 10 мм. В щепе из березы с кроной объем крупной фракции составил 13,8 %, а при измельчении сучьев, веток - 19,3 %. При измельчении стволовой части древесины (сосна диаметром 10 см) объем крупной фракции составил 4,6 %. Выход щепы нормальной фракции также зависит от вида сырья и находится в пределах 66,3-81,7 %.
Переработка низкосортной древесины на дрова, баланс, в т.ч. колотый, столбы, лаги и пр., а также на сырье для углежжения может производиться на передвижном агрегате НТО-1 (рис. 4).
Рис. 4. Навесное технологическое оборудование НТО-1: 1 - колун; 2 -пильный механизм 3 - стол; 4 - рама
Оборудование агрегата навесное, монтируется на заднюю подвеску трактора МТЗ-82 и включает в себя раму, пильный узел и станок для раскалывания чураков.
Простота конструкции оборудования позволяет без лишних затрат времени отключить агрегат от трактора, а сам трактор использовать и для других целей.
Привод пилы осуществляется от вала отбора мощности трактора через карданный вал, а привод гидроцилиндра колуна - от гидросистемы трактора. Круглая пила диаметром до 800 мм
имеет качающийся стол с фиксатором длины отпиливаемой части бревна. Пила вращается со скоростью 1000 мин-1. Ниже стола пилы находится приемный лоток раскалывающего станка. Сменная производительность агрегата 3-4 м3. Диаметр раскалываемого чурака 250 мм, длина чураков - до 600 мм. Масса агрегата - 320 кг. Обслуживается агрегат 2 рабочими.
Предложенная система машин впервые позволяет производить готовую продукцию на лесосеке и вовлекать в производство отходы лесозаготовок и низкокачественную древесину.
