CC BY
9УДК 630*81
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДОЛЬНОГО РАСКРОЯ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Иванов Александр Викторович, магистрант, Научный руководитель: Суров Валерий Павлович, кандидат технических наук,
доцент;
МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
Аннотация: В статье рассмотрена технология раскроя круглых лесоматериалов. Авторами исследован состав основного технологического оборудования с учетом современных тенденций развития лесопромышленных производств. Рассмотрены преимущества и недостатки лесопильных и круглопильных станков. Из анализа развития лесопильной промышленности следует, что технология производства пиломатериалов хвойных пород претерпевает изменения в зависимости от следующих объективных критериев: параметры хвойного сырья и уменьшения среднего диаметра, выработка пиломатериалов на одного работающего в лесопромышленном производстве должна постоянно возрастать для обеспечения рентабельности предприятий. Технология фрезерно-брусующих линий основывается на формировании поперечного сечения раскраиваемого лесоматериала фрезами с одновременным получением кондиционной технологической щепы, с минимальным образованием опилок при последующем раскрое. Применение линий с фрезернопильными агрегатами позволяет значительно увеличить производительность труда и объёмы производства. Ключевые слова: продольный раскрой; лесопиление; линия; станок; пиломатериалы; пропил.
TECHNOLOGY OF LONGITUDINAL CUTTING OF ROUND TIMBER
Ivanov Alexander Viktorovich, master's student, Scientific advisor: Surov Valery Pavlovich, Candidate of Engineering Sciences,
Associate Professor;
BMSTU (MB), Moscow, Russian Federation
Abstract: The article deals with the technology of cutting round timber. The authors studied the composition of the main technological equipment, taking into account current trends in the development of timber industries. Advantages and disadvantages of sawmills and circular saws are considered. From the analysis of the development of the sawmill industry, it follows that the technology of production of softwood lumber undergoes changes depending on the following objective criteria: parameters of softwood raw materials and reduction of the average diameter, the production of lumber per employee in the timber industry must constantly increase to ensure the profitability of enterprises. The technology of milling and paving lines is based on the formation of a cross-section of the wood being cut by milling cutters with simultaneous production of conditioned technological chips, with minimal formation of sawdust during subsequent cutting. The use of lines with milling units can significantly increase labor productivity and production volumes. Keywords: longitudinal cutting; sawmilling; line; machine; lumber; sawn.
Для цитирования: Иванов, А. В. Технология продольного раскроя круглых лесоматериалов / А. В. Иванов. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2020. - № 6 (46). - С. 62-66. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/№-6-46-2020/6-46-2020/
For citation: Ivanov A.V. Technology of longitudinal cutting of round timber // Scince without borders, 2020, no. 6 (46), pp. 62-66.
Определяющими в технологии лесопиления являются:
1. Вид раскроя (индивидуальный -одной пилой, групповой - несколькими пилами одновременно);
2. Способ продольного раскроя в зависимости от технических требований к пилопродукции и размерно-качественного состава сырья (распиловка по радиусам годичных слоев - радиальная, по касательной к ним - тангенциальная и параллельно образующей бревен - для получения пиломатериалов без перерезания волокон древесины) и способ раскроя для обеспечения максимального выхода определенных сортиментов и минимизации отходов (распиловка в развал и с брусовкой). Предпочтительной является распиловка с брусовкой, так как этот способ позволяет увеличить выход специфицированных обрезных пиломатериалов и получать обрезные доски одной ширины и лучших сортов;
3. Тип основного технологического оборудования (лесопильные рамы, ленточнопильные, фрезерно-брусую-щие и круглопильные станки);
4. Вид операций продольного раскроя (на 1 позиции или 1,2 или более проходов);
5. Степень механизации и автоматизации технологического процесса.
При проведении анализа существующих технологий лесопиления необходимо рассмотреть также степень и рациональность использования сырья, что определяется выходом специфицированных пиломатериалов, их сортностью и коэффициентом комплексного использования сырья.
Кроме того, для выбора оптимальной технологии лесопиления с обеспечением достижения запланированных объемов и качества получаемой
конечной продукции рассматривается состав основного технологического оборудования с учетом современных тенденций развития лесопромышленных производств и особенностей местной лесосырьевой базы.
Под совокупностью операций по переработке пиловочного сырья (круглых лесоматериалов) с получением конечной продукции (брусьев, досок, брусков, заготовок и пр.) принято понимать технологический процесс. Его техническое и практическое обоснование и является технологией лесопиль-но-деревообрабатывающего производства.
Различные технологии лесопиления характеризуются, прежде всего, типом применяемого основного технологического оборудования. В настоящее время используются 4 основных технологии:
1. На базе лесопильных рам;
2. На базе ленточнопильных станков и линий;
3. На базе круглопильных станков;
4. На базе фрезерно-брусующих станков и фрезернопильных агрегатов.
Из анализа развития лесопильной промышленности следует, что технология производства пиломатериалов хвойных пород претерпевает изменения в зависимости от следующих объективных критериев:
1. Параметры хвойного сырья уменьшаются;
2. Уменьшающийся средний диаметр ведёт к тому, что для получения того же объёма пиломатериалов приходится перерабатывать большее штучное количество брёвен и, следовательно, возрастает значение параметра «длина реза»;
3. Выработка пиломатериалов на 1 работающего в лесопромышленном
производстве должна постоянно возрастать для обеспечения рентабельности предприятий.
Таким образом, указанные выше критерии стимулируют лесопильные предприятия инвестировать в технологию, которая обеспечивает: максимальный выход пиломатериала, максимальное качество, максимальную скорость подачи, минимальное количество персонала, минимальные издержки на оборудование и минимальные эксплуатационные издержки.
Рассмотрим особенности различных технологий лесопильного производства.
Технологический поток на основе лесопильных рам в зависимости от мощности предприятия базируется на 1 или 2 пилорамах с соответствующим околостаночным и другим технологическим оборудованием. Пиление производится несколькими полосовыми пилами, установленными в пильной рамке с возвратно-поступательным движением.
Известны также в лесопилении дву-поставные лесопильные рамы, позволяющие распиливать бревна двух разных диаметров. Ф.М. Манжос в своей книге «Дереворежущие станки» отмечает, что двупоставные лесопильные рамы имеют два постава пил для одновременного распиливания двух бревен. Но они не дают существенных преимуществ перед однопоставными и поэтому не нашли широкого применения [1].
К технологическим показателям рамы относятся тип станка, просвет и высота хода пильной рамки, количество двойных ходов рамки, мощность, размер подачи на 1 ход рамки (посылка), масса и габариты рамы.
Лесопильная рама определяет ритм
работы всего потока. К достоинствам лесопильных рам относят стабильность и сравнительно высокую точность распиловки, к недостаткам - значительную величину пропила (3,2-4,1 мм), большие габариты и металлоемкость, фундамент глубокого заложения, высокую шероховатость поверхности полученных пиломатериалов, низкие показатели выработки на 1 работающего в производстве [2].
На сегодняшний день лесорамы всё больше уходят в прошлое, уступая место другим, более эффективным лесопильным станкам.
Преимуществами лесопильных станков является малая величина пропила (0,8-2,5 мм), сравнительно небольшие габариты и масса, высокая чистота пропила, низкий уровень шума и вибраций в процессе работы, обеспечение высоких скоростей резания и подачи.
К минусам можно отнести встречающуюся определённую нестабильность толщины пиломатериалов (до ± 1мм), что имеет место при распиловке брёвен с косослоем и другими пороками, большие затраты на подготовку и эксплуатацию, необходимость более высокой квалификации персонала.
Технологические потоки на базе круглопильных станков. Круглопиль-ные станки для распиловки брёвен отличаются простотой конструкции и выполняются с 2 и более пилами, одно и двухвальными, с пильными головками стационарными и поворотными, с дополнительными устройствами для обеспечения устойчивости пильных дисков в процессе пиления.
Плюсы круглопильных станков, выполненных по одновальной схеме -относительно небольшие затраты на установку и регулировку, невысокие
металлоёмкость и затраты на подготовку и эксплуатацию; у двухвальных станков - обеспечивается меньшая ширина пропила, сопоставимая с шириной при ленточном раскрое, высокая точность (до ± 0,1 мм) и чистота пиления.
К минусам можно отнести жесткие требования к точности изготовления и установки круглых пил, к обеспечению устойчивости их в пропиле и к необходимости постоянного и тщательного ухода за режущим инструментом и оборудованием.
Технологии на базе фрезерно-бру-сующих линий позволяют достичь больших скоростей раскроя лесоматериалов, строгого разделения видов и фракций отходов, использования древесины от тонкомера до средних размеров, строжайшей геометрии и высочайшей автоматизации. Данная технология основывается на формировании поперечного сечения раскраиваемого лесоматериала фрезами с одновременным получением кондиционной технологической щепы, с минимальным образованием опилок при последующем раскрое.
Линии с фрезернопильными агрегатами с каждым годом находят всё более широкое использование. Их применение позволяет значительно увеличить производительность труда и объёмы производства (в 1,5-2 раза) и довести показатель комплексности использования сырья до 86-92 %.
При сложившейся практике существующие агрегаты используются в основном для переработки пиловочного сырья диаметром от 8 до 34 см в вершине в зависимости от типа линий -фрезерно-брусующие, фрезернопиль-ные, одно, двух и многопроходные с объемом эффективной переработки
при двухсменном режиме работы от 50 до 1000 тыс. м3 в год и при минимальных объемах переработки от 30 до 70 тыс. м3 в год, т.е. на предприятиях большой и средней производственной мощности. Для предприятий малой мощности практика использования агрегатов проходного типа включает (по опыту, например, Швеции) повторную цикловую обработку на таких станках с применением специальных околостаночных установок.
По традиционным схемам раскроя хлысты, как правило, раскряжевывают на круглые длинномерные лесоматериалы, которые распиливаются в доски или бруски, при этом около 11 % древесины превращается в опилки.
Поскольку тонкомерная древесина имеет часто значительную кривизну и малый диаметр, то становится невозможным перерабатывать ее на пиломатериалы по традиционным технологиям. Поэтому для эффективного раскроя тонкомерных круглых лесоматериалов мягких лиственных пород на пиломатериалы специалисты ФГУП «ГНЦ ЛПК» и ООО «КБ Кра-пухина» разработали многопильный круглопильный станок, предназначенный для продольного раскроя тонкомерной древесины [3].
Параметры многопильного кругло-пильного станка позволяют перерабатывать круглые лесоматериалы с диаметром в верхнем торце от 10 см, длиной от 0,6 м и со стрелой кривизны до 2 см на 1 м длины.
Последовательная работа нескольких пильных агрегатов многопильного круглопильного станка позволяет обеспечить устойчивую равномерную подачу обрабатываемого бревна и высокую точность по толщине получаемых не обрезных пиломатериалов. А
использование принципа раскроя по двухвальной схеме дает возможность применять на станке круглые пилы малых диаметров с пропилом шириной до 3 мм. Таким образом, увеличивается полезный выход пиломатериалов, что обеспечивает снижение энергоемкости процесса.
Авторами исследован состав основного технологического оборудования для производства заготовок из древесины с учетом современных тенденций развития лесопромышленных производств. Разработана технология и оборудование для про-
изводства заготовок из древесины для домостроения. В целях эффективного раскроя круглых лесоматериалов мягких лиственных пород на пиломатериалы разработан многопильный круглопильный станок. Разработана ресурсосберегающая и экологически безопасная технология переработки древесины, с получением продукции высокой добавленной стоимости. С учетом выше изложенного применение подобной разработанной технологии, позволит достигать наилучшие качественные показатели получаемой из древесины продукции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Манжос, Ф. М. Дереворежущие станки / Ф. М. Манжос. - М. : Лесная промышленность, 1974. - 456 с. - Текст : непосредственный.
2. Лесопильные рамы - Текст : электронный / sinref.ru - библиотека онлайн : [сайт]. - Режим доступа: https://sinref.ru/000_uchebniki/04600_raznie_2/747_tehnolog_i_ oborud_lesnih_skladov/023.htm
3. Кравцов, Е. В. Особенности технологических решений в организации производства элементов деревянного домостроения из низкоростной древесины / Е. В. Кравцов, Г. А. Карпухин - Текст : непосредственный // Лесной вестник, 2011. - № 5. - C. 93-96.
REFERENCES
1. Manzhos F. M. Derevorezhushchiye stanki [Wood cutting machines]. Moscow, Lesnaya promyshlennost', 1974, 456 p.
2. Lesopil'nyye ramy [Sawmill frames]. Available at: https://sinref.ru/000_uchebniki/04600_ raznie_2/747_tehnolog_i_oborud_lesnih_skladov/023.htm (accessed 24 May 2020)
3. Kravtsov E.V., Karpukhin G.A. Osobennosti tekhnologicheskikh resheniy v organizatsii proizvodstva elementov derevyannogo domostroyeniya iz nizkorostnoy drevesiny [Features of technological solutions in the organization of the production of elements of wooden housing from low speed wood]. Lesnoy vestnik, 2011, no. 5, pp. 93-96.
Материал поступил в редакцию 19.05.2020
© Иванов А.В., 2020
