Интенсификация формирования поперечного сечения пиломатериалов

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Д.В. ИВАНОВ, проф. каф. лесопильно-строгальных производств АГТУ, канд. техн. наук

Основным участком лесопильного производства является участок формирования размеров поперечных сечений пиломатериалов, оснащенный «головным» лесопильным оборудованием [1]. По «головному» оборудованию определяется производственная мощность предприятия по лесопилению. Оборудование остальных участков подсчитывается по головному оборудованию [2] на операциях как до лесопильного цеха, так и после него: закладывается структура, состав и стоимость оборудования.

Свыше 70 % пиломатериалов производится на крупных и средних предприятиях, на них и сосредоточен выпуск экспортной продукции и высококачественных пиломатериалов внутреннего рынка. В основном это высокомеханизированные действующие предприятия, работающие много лет на одном оборудовании с одним инструментом и постоянными кадрами.

Главным образом, это лесопильные цеха, оснащенные двухэтажными лесопильными рамами с отдельными агрегатными потоками.

Применение рамного пиления известно несколько веков, но наличие определенных недостатков (значительные возвратно-поступательные силы) сдерживает его дальнейшее применение. В настоящее время в мировой практике заметно снизился выпуск рамного оборудования. Однако разработан новый ряд лесопильных рам с увеличенным ходом пильной рамки 700 мм, а использование рамных пил с наплавкой стеллитом позволит улучшить их эксплуатационные характеристики.

В последние годы получило широкое распространение одно из новых направлений развития производства пиломатериалов

- малое лесопиление [3]. Однако, несмотря на его интенсивное развитие, малые предприятия имеют ряд недостатков, основными из которых являются следующие:

1) производительность лесопильных установок в 5-8 раз меньше, чем у рамных потоков;

2) дальнейшие перемещения и обработка пиломатериалов слабо механизированы;

3) нет условий для окончательной обработки пиломатериалов (торцовка, сушка, сортировка по размерам и пакетирование).

Основным направлением повышения эффективности производства и совершенствования переработки пиловочного сырья является применение агрегатного метода, предусматривающего совмещение операций формирования размеров сечения пиломатериалов и выработки технологической щепы в одном агрегатном станке или линии.

Встречаемость бревен различных групп предопределяет очередность создания и совершенствования агрегатного оборудования:

1) для диаметров 14-18 см, составляющие 54 % по штукам;

2) для диаметров 6-13 см, составляющие 12 % по штукам;

3) для диаметров 20-24 см, составляющие 27 % по штукам;

4) для диаметров 26 см и более, составляющие 8 % по штукам.

Сырье 3 и 4 групп может быть частично переработано на рамных потоках.

Развитием агрегатного лесопиления на первом этапе начали заниматься в Канаде, СССР, а затем в Швеции, Чехословакии, Австрии.

Исследованиями в области агрегатного лесопиления занимались Л.З. Лурье,

Д.В. Иванов, Р.В. Рванин, Е.М. Боровиков, Л.А. Фефилов, А.М. Сумароков, В.В. Шеста-ков, В.Г. Турушев, В.В. Таратин и др.

Созданный с участием автора в 1962 г. на базе тяжелого строгального станка экспериментальный образец АРБ [4] позволил провести первые исследования по глубокому фрезерованию древесины, на основании которых были затем спроектированы и изготовлены агрегаты ЛАПБ. Опытным путем [5] была установлена возможность фрезерования древесины на глубину около 100 мм. В результате исследований установлено, что при встречном глубоком фрезеровании образуются сколы древесины, причем их размеры (и, в частности, длина) не регулируемы. В связи с этим было принято решение о переходе на попутное фрезерование и выпуск технологической щепы с заданными параметрами. С целью получения нормированной щепы впервые были проведены исследования по попутному фрезерованию древесины и определению требуемых мощностей привода. Проведенные исследования явились основой для создания в дальнейшем линий агрегатной переработки бревен (ЛАПБ) (рис. 1).

Несколько позднее на предприятиях появились 2-проходные агрегатные линии, состоящие из фрезерно-брусующих станков (ФБС и многопильных круглопильных станков) (рис. 2), разработанные различными организациями и предприятиями (ЦНИИМОД, АЛТИСевНИИП, Петрозаводский СКТБ, Шарьинский ДСК, Лобвинский ЛК и др.) [6], предназначенные для переработки пиловоч-

ного сырья диаметрами 14-18 см со скоростями подачи 24-50 м/мин.

Для технологической оценки работы различных линий по распиловке бревен используют показатели :

1) объемный выход пиломатериалов (Опм, %);

2) объемный выход технологической щепы (О тШ;

3) производительность по распилу сырья (Пс, м3/ч), количество рабочих (чел.) и стоимость оборудования линий, а в качестве единого критерия - приведенные затраты.

Поскольку в настоящее время цены на сырье, оборудование и материалы, а также зарплата рабочих постоянно меняются, то в качестве единого критерия для сравнения работы потоков на базе лесопильных рам, ЛАПБ и ФБС может использоваться показатель выработки эквивалентных пиломатериалов в единицу времени

Пэ Пс (Опм + Отщ Х СтщХ

где Стщ - коэффициент, учитывающий соотношение цен технологической щепы

и пиломатериалов (С тщ = 0,15-0,3).

Выход пиломатериалов для различных потоков определялся путем расчетов поставов с помощью программы «Постав» АГТУ и данным РТМ ЦНиИмОД « Области применения агрегатных линий для переработки пиловочника на пиломатериалы и технологическую щепу» [7]. Результаты расчетов показателей обработки бревен диаметрами 12-18 см на различном оборудовании показан на рис. 3.

Таблица 1

Технические характеристики линий агрегатной переработки

Параметры ЛАПБ ЛАПБ-2 ЛАПБ-3 R-200 R-250 668С Чип-Н-Со

Диаметры перерабатываемых бревен, см 12-18 10-18 10-180 8-23 10-35 24 10-36

Число выпипиливаемых досок 4 4-5 4-5 4-6 5-8 4-6 2-5

Скорость подачи м/мин 24; 30; 36 40; 50; 60 50 75 (60-120) 50 (30-90) 3,8; 5,6; 8,4 36

Диаметр пил, мм 630 630 400 450 500 150 500

Установленная мощность, кВт 389 440 418,5 600 900 76,5 672

Рис. 1. Линия агрегатной переработки бревен ЛАПБ-2: 1 - накопитель; 2 - ленточный конвейер догона бревен; 3 - конвейер подачи бревен; 4 - фрезернопильный агрегат; 5 - выносной рольганг; 6 - узел первичного фрезерования; 7 - узел фрезерования наружных пластей боковых досок; 8 - узел вторичного фрезерования; 9 - пильный узел, 10 - вытяжные вальцы

Рис. 2. Фрезерно-брусующий станок 1 - рольганг подачи бревен, 2 - прижимной ролик, 3 - тормозное устройство, 4 - фрезерный узел, 5 - направляющее устройство, 6 - рольганг подачи в многопильный станок

Таблица 2

Технические характеристики фрезернопильных линий

Параметры ФБС 750М ФБЛ 16М Сев НИИП-АЛТИ СКТБ Петрозаводск ЛК Лобва БРМ-1 ДСК Шарья ЛФП-3 Линк УМ-30

Диаметр бревен, см 10-18 6-16 12-16 12-16 12-16 6-13 12-16 10-18 8-40

Число выпиливаемых досок 1-4 1-4 1-4 1-4 1-4 1-2 1-4 1-6 4-6

Скорость подачи, м/мин 50 До 36 36 54 52 36 24 40-60 45-50-60

Диаметр пил, мм 940 500-700 500 500 500 400 500 600-700 400

Установленная мощность, кВт 119 70 126 117 130 85 120 333 160х2

Таблица 3

Результаты работы ЛАПБ на отдельных предприятиях

Предприятие Годовая производительность, тыс.м3/год Среднесменная производительность, тыс.м3/см

1981 г. 1986 г. 1981 г. 1986 г. а ср

Лесозавод №3 80,6 117 128,7 144 15

ЛДК-1 73,7 100 115,5 118 14

Лесозавод №2 72,2 73,9 150,0 154,0 17

Онежский ЛДК 30,2 93 79,0 117 15

Кузничевский л/з 28,1 42 75,3 103 14

Петрозаводский ДСК 48,2 57 125,0 104 16

Соломбальский ЛДК 37,7 125 76,3 146 16

ЭПЗ «Красный Октябрь» 34,4 65 108,3 153 16

12 14 16 18 а, см 12 14 16 18 й, см 12 14 16 18 а, см

Рис. 3. Показатели обработки бревен диаметром 12-18 см при распиловке на различном оборудовании

Рис. 4. Показатели обработки тонкомерного сырья диаметром 6-12 см при выпиловке различной продукции: 1 - традиционные экспортные пиломатериалы 38,44 х 100 мм; 2 - экспортные пиломатериалы арабского рынка 66 х 66 мм с боковыми досками; 3 - заготовки для оконных блоков 50 х 65 мм с боковыми досками; 4 - бруски 66 х 66 мм для арабского рынка; 5 - заготовки для оконных блоков 50 х 65 мм; 6 - бруски 50 х 50 мм; 7 - заготовки 19 х 50 мм для паркета

Таблица 4

Производительность потоков с ФБС на предприятиях

Предприятие Годовая производительность, тыс.м3/год Среднесменная производительность, тыс.м3/см

1984 г. 1986 г. 1984 г. 1986 г.

Цигломенский ЛДК 86 116 116 145

ЛДК №3 78 146 146 177

ЛДК №4 77 101 150 157

Лесозавод 12 ЛФП 2,3 71 100 120 141

Ильинский л/з 40 61 96 122

Кемский л/з 54 62 116 120

Сегежский ЛДК 56 79 119 153

Выход пиломатериалов на ЛАПБ ниже, чем на лесопильных рамах, на 3,1-3,5 %, а в потоках ФБС ниже, чем на ЛАПБ, на 1,2-6,8 % при наличии в потоках обрезных станков и на 3,8-9,5 % при отсутствии обрезных станков.

По основному критерию - выработке эквивалентных пиломатериалов - потоки с лесопильными рамами уступают потокам с ЛАПБ-48 в 1,8 раза, потокам с ЛАПБ-36 с ФБС-48 в 1,53 раза, потокам с ЛАПБ-24 и ФБС-36 в 1,3 раза, потокам с ФБС-24 в 1,05 раза. Кроме того, количество рабочих на агрегатных участках формирования сечения и производства щепы по сравнению с рамными потоками сокращается в 2-4 раза.

Внедрение агрегатного метода на станках 1-й очереди в России достигло наибольшего расцвета в 80-е годы, когда на 70-90 установках перерабатывалось в год до 5-6 млн м сырья [8].

На установках типа ЛАПБ производительность по распилу сырья составляла 130-150 м3/см при выходе 44-46 %, в т.ч. 31-35 % экспортных.

На 2-проходных установках на базе ФБС производительность по распилу сырья составляла 140-150 м3/см при выходе пиломатериалов 40-43 %, в т.ч. 29-33 % экспортных. Рамные потоки на этом же сырье распиливают 70-80 м3/см при выходе пиломатериалов 51-53 %.

РТМ ЦНИИМОД определены сферы эффективного применения агрегатных установок:

ЛАПБ - для диаметров 14-18 см -

3

50 тыс. м сырья в год,

2-проходные агрегаты на базе ФБС -для диаметров 12-14 см - 30 тыс.м сырья в год.

Применение агрегатных станков 1-й очереди позволило повысить производительность многопоточных цехов на 12-14 % за счет перераспределения сырья между потоками и увеличения среднего диаметра сырья, распиливаемого на рамных потоках.

Следующим этапом использования агрегатного метода является его применение для переработки тонкомерного сырья диаметром 6-13 см.

Ресурсы тонкомерного сырья ориентировочно составляют 4-5 % от объема лесозаготовок. На лесопильно-деревообраба-тывающие предприятия поступает от 4 % до 7 % мелкого сырья диаметром 6-13 см.

Большое количество неиспользованного тонкомерного сырья позволяет ставить вопрос о его рациональном использовании путем получения прибыли от его переработки

[9].

В данной работе рассматриваются вопросы выпуска из тонкомера пилопродук-ции, а именно:

1-й вариант - выпуск экспортной пи-лопродукции традиционного европейского рынка (сечением 44 х 100, 22 х 100, 22 х 75);

2-й вариант - выпуск экспортной пи-лопродукции для арабского рынка (сечением 66 х 66 мм);

3-й вариант - выпуск пилопродукции, предназначенной для производства оконных блоков (сечением 50 х 65 мм);

4-й вариант - выпуск пилопродукции, предназначенной для производства паркета (сечением 19 х 50 мм);

5-й вариант - выпуск экспортной пилопродукции для французского рынка (сечением 63 х 125, 115, 100; 50 х 125, 115, 100; 38 х 125, 115, 100; 32 х 125, 115, 100; 22 х 115 мм).

Для распиловки предлагается использовать потоки, оснащенные агрегатными установками и линиями с фрезернопильными и многопильными станками.

Результаты расчетов показателей обработки бревен диаметрами 6-12 см на различном оборудовании показан на рис. 4.

Проведенные исследования показали, что имеются определенные пути использования тонкомерного сырья для выпуска пи-лопродукции, которая принесет прибыль предприятиям в условиях дефицита сырья на лесопильных предприятиях и излишков тонкомера на лесозаготовительных предприятиях. Для окончательного выбора того или иного направления использования тонкомерного сырья необходимо учитывать спрос и договорную стоимость продукции, тарифы на перевозки, наличие цехов деревообработки, возможность сбыта щепы, стоимость электроэнергии, наличие сушильных мощностей и другие особенности предприятий.

Последние исследования ЦНИИМОД и других организаций и авторов были направлены на увеличение толщины перерабатываемого на агрегатах сырья и улучшение его использования. Для этого были разработаны фрезернопильные линии ЛФП. Для переработки сырья диаметром до 30 см ЦНИИМОД была разработана линия ЛФП-1 с использованием ленточных пил, а для переработки пиловочника диаметром до 24 см

Технические характеристики линий агр

была разработана, изготовлена и испытана на лесозаводе № 12 (б. филиале № 2 СЛДК) линия ЛФП-2,3 [10]. Среднесменная производительность линии достигала 151,6 м , выход пиломатериалов составлял 43,6 %, в т.ч. экспортных 32,5 %, и технологической щепы 30 %. Сфера эффективного применения линий ЛФП - 70 тыс. м пиловочного сырья диаметром 14-24 см в год.

Ряд организаций разработали и создали образцы агрегатов типа «Барс» для индивидуального раскроя бревен больших диаметров.

Другое направление совершенствования агрегатного метода было принято кафедрой лесопиления АЛТИ (АГТУ), где под руководством проф. Л.З. Лурье была проведена разработка линии малооперационной переработки бревен (ЛПБМ) [11]. Первая модель этой линии (ЛПБМ-1) предназначена для переработки сырья диметром 14-28 см, охватывающего 85-90 % всего пиловочного сырья.

Результаты расчетов показателей обработки бревен диаметром 18-24 см на различном оборудовании показан на рис. 5.

Производительность ЛПБМ-60 больше ЛФП-48 в 1,3-1,5 раза, больше производительности лесопильных рам в 2-2,2 раза.

Область применения ЛПБМ - лесопильные предприятия мощностью не менее 150 тыс.м сырья в год.

По выработке эквивалентной продукции производительность ЛПБМ в 2,2-2,9 раза больше лесопильных рам.

В получаемой прибыли от использования ЛПБМ 32 % составляет прибыль от изменения толщины пил, 20 % - от оптимизации системы сортировки сырья, 31 % - от оптимизации системы базирования бревен и 14 % от сокращения затрат «живого» труда.

Таблица 5 атной переработки тонкомерного сырья

Параметры ВФ-14 ЛПТ-6 БРМ-1 ФБЛ-16М

Диаметры перерабатываемых бревен, см 6-14 6-12 6-13 6-16

Число выпиливаемых досок 1-2 1-2 1-2 1/4

Скорость подачи, м/мин 30 10-24 36 До 36

Диаметр пил, мм 400 400 400 500-700

Установленная мощность, кВт 28 40 85 70

18 20 22 24 А, си 18 20 22 24 й, см 18 20 22 24 Л, см

Рис. 5. Показатели обработки бревен диаметром 18-24 см при распиловке на различном оборудовании

2.

Выводы

Основным направлением интенсификации процессов формирования сечения в лесопильных цехах является использование агрегатного метода производства пиломатериалов. Его применение позволяет увеличить скорость переработки бревен с 10-12 м/мин до 150 м/мин, сократить трудозатраты и улучшить использование древесного сырья, при этом получать одновременно и пиломатериалы, и технологическую щепу.

Агрегатный метод переработки сырья, предложенный автором совместно с Л.З. Лурье и Р.В. Рваниным еще в 1961 г., получил широкое применение в промышленности. В 80-е годы на предприятиях работало свыше 80 линий ЛАПБ и ФБС с многопильными станками для переработки сырья 0 14-20 см. На них было переработано 4,2 млн м сырья.

В данной работе определены пути дальнейшего развития агрегатного метода в направлении создания агрегатов для мелкого сырья диаметром 6-12 см и крупного сырья диаметром 22 см и более. Зарубежные фирмы также работают в направлении создания многопроходных линий для агрегатной переработки сырья диаметром 14-30 см со скоростями подачи до 150 м/мин.

Библиографический список

1. Варфоломеев Ю.А., Дружин И.С., Иванов Д.В. и др. Справочник по лесопилению / Под ред. А.М. Копейкина - 2-е изд.перераб. и доп. - М.: Экология, 1991. - 496 с.

Турушев В.Г., Иванов Д.В. Технология и оборудование для обработки пиломатериалов и подготовки их к реализации: Учебное пособие с грифом Минобразования РФ. - Архангельск: АГТУ, 2002. - 120 с.

3. Иванов Д.В. Использование различного бревно-пильного оборудования для производства пиломатериалов на малых предприятиях. - Архангельск: ИВУЗ Лесной журнал. - 2003. - № 5.

4. Авторское свидетельство (СССР) № 159282, Устройство для распиловки бревен / Л.З. Лурье, Д.В. Иванов, Р.В. Рванин // Открытия, изобретения, пром. образцы, тов. знаки. - 1963. - № 24.

5. Лурье Л.З. Иванов Д.В. Поисковые исследования по определению основных технологических данных для проектирования лесопильных предприятий будущего / Экспериментальное исследование глубокого фрезерования древесины. -Архангельск: ЦНИИМОД, 1962. - 54 с.

6. Боровиков Е.М., Фефилов Л.А., Шестаков В.В. Лесопиление на агрегатном оборудовании. - М.: Лесная пром-сть, 1985. - 216 с.

7. РТМ «Области применения агрегатных линий для переработки пиловочника на пиломатериалы и технологическую щепу». - Архангельск: ЦНИИМОД, 1977. - 16 с.

8. Таратин В.В. Лесопильные агрегаты: современное состояние и тенденции их совершенствования. Деревообрабатывающая пром-сть, 1998. -№1. - С. 3-6.

9. Иванов Д.В., Суровцева Л.С. Рациональное использование тонкомерного сырья. - Архангельск: ИВУЗ Лесной журнал. - 1992. - № 2.

10. Состояние и основные направления развития агрегатного лесопиления в текущей пятилетке и на перспективу: Тезисы докладов к Всесоюзному семинару. - Архангельск: ЦНИИМОД. - 1983.

11. Лурье Л.З. Исследовать возможность совершенствования технологического процесса лесопиления на участке формирования сечения пиломатериалов. - Архангельск: АЛТИ, 1985. - № 401.