Автоматизированные установки для раскряжевки хлыстов. Принципиальные схемы

14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСКРЯЖЕВКЕ ХЛЫСТОВ

Раскряжевка хлыстов является главной технологической операцией на нижнем складе, от которой зависит успешная ра­бота лесозаготовительного предприятия.

Под раскряжевкой понимают выпиливание сортиментов из хлыста. Существуют различные способы рациональной раскря­жевки хлыстов: по наибольшей стоимости, по наибольшей таб­личной кубатуре, вариационный способ, способ Н. П. Анучина, по средним выходам и по постоянной схеме. Все эти способы взаимосвязаны. Главной их целью является получение сорти-

ментов высшего качества в большем количестве. Математиче­ски это правило рациональной раскряжевки можно записать:

где п —количество сортиментов, выпиливаемых из хлыста; d_i — диаметр в верхнем отрубе; l_i — длина сортиментов; Κ_i — показатель качества сортимента и его ценности.

Вполне очевидно, что схема раскряжевки каждого хлыста определяется его размерами, фаутностью и сортиментным пла­ном предприятия, т. е. получаемые сортименты являются функ­цией этих показателей

(l ₁; l ₂; l ₃;..; l_n) (d ₁; d ₂; d ₃;...; d_n) (c ₁ с ₂; с ₃,...; с_п)= =f(L; D; Φ, С),

ι

где c ₁ с ₂; с ₃,...; с_п — получаемые при раскряжевке сорти­менты; L — длина хлыста; D — диаметр хлыста на высоте груди; Φ — фаутность хлыста (качество хлыста); С — сорти-ментный план предприятия.

Таким образом, при раскряжевке хлыстов возникает задача в определении параметров хлыста L, D, Ф, а также знание сор-тиментного плана предприятия С, на основе которых намеча­ется определенная схема выпиловки сортиментов. При этом руководствуются качественным рядом сортиментов. Сам про­цесс рациональной раскряжевки проходит следующим обра­зом. Из наиболее ценной части хлыста (комлевой части) стре­мятся выпилить сортимент наилучшего качества, например резонансный кряж; если этого сделать нельзя по причинам фа-утности или породы, определяют возможность выпиловки вто­рого по своему качественному показателю сортимента, напри­мер пиловочника, и т. д. Следует отметить, что одновременно с назначением выпиливаемого сортимента по качественному ряду идет оценка этого назначения с точки зрения сортимент-ного плана предприятия.

Решение этой сложной задачи возлагается на оператора или на автоматическое программирующее устройство. В пер­вом случае рациональный выход древесины определяется про­изводственным опытом и способностями оператора, во вто­ром— тем алгоритмом (правилом), который заложен в про­граммирующее устройство. Особо следует подчеркнуть, что качественная работа оператора возможна при невысокой произ­водительности раскряжевочного агрегата (60... 80 м³ в смену). При высокой производительности агрегата неизбежны ошибки оператора вследствие большой его психологической загрузки.

Таким образом, возникает вопрос об автоматическом програм­мировании раскряжевки хлыстов.

Автоматическое программирование может осуществляться двумя методами: методом стандартных программ и функцио­нальным методом. В первом случае на каждый отдельный хлыст (на каждую ступень толщины хлыста) в зависимости от его размеров составляется наиболее рациональная схема рас­кроя. В процессе работы информация от датчиков о размерных признаках хлыста и его фаутности поступает в блок стандарт­ных программ, где она сравнивается, и выбирается наиболее близкая модельная рациональная схема раскряжевки данного хлыста. При этом методе неизбежны отклонения от рациональ­ной схемы раскряжевки, но он обеспечивает 100 %-ное выпол­нение сортиментного плана предприятия по основным показа­телям.

При втором методе раскряжевки выбор схемы раскроя хлы­ста в каждом случае ведется непрерывной (функциональной) оценкой размерных признаков хлыста и его качества. Иными словами, автоматическое программирующее устройство рабо­тает по принципу оператор-раскряжевщик, т. е. информация о размерных и качественных признаках комлевой части хлыста оценивается по качественному ряду сортиментов и выбирается программа для выпиловки наиболее качественного сортимента и т. д. Этот метод обеспечивает наиболее высокий выход дело­вой древесины, хотя конструкция самого программирующего устройства более сложная.

14.2. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ РАСКРЯЖЕВОЧНЫХ УСТАНОВОК

Проектирование и создание установок для автоматической раскряжевки хлыстов идет по трем направлениям: с продоль­ной, поперечной и с комбинированной подачей хлыстов.

Автоматизированные раскряжевочные установки должны отвечать следующим основным технологическим требованиям: иметь возможность раскряжевки хлыстов с максимальным вы­ходом деловой древесины; выпиливать сортименты длиной, ус­тановленной ГОСТ; раскряжевывать хлысты любых размеров; иметь достаточно высокую производительность; иметь возмож­ность автоматизации всех рабочих операций.

В настоящее время созданы, проектируются и эксплуатиру­ются ряд автоматизированных раскряжевочных агрегатов. Рас­смотрим основные принципиальные схемы и проведем анализ этих установок с точки зрения производительности, выхода де­ловой древесины и сложности конструкции в целом.

1. Установка с продольной подачей хлыстов и неподвижной пилой (рис. 14,1, а). Эта установка состоит из подающего и

приемного транспортеров, системы заказа сортиментов. Произ­водительность установки определяется по формуле

где Т — продолжительность смены, с; с — коэффициент исполь­зования рабочего времени смены; q —средний объем хлыста, м³. l — средняя длина выпиливаемых сортиментов, м; ν _T — ско­рость подающего транспортера, м/с; d — средний диаметр вы-

Рис. 14.1. Схемы раскряжевочных установок

пиливаемых сортиментов, см; F — производительность чистого пиления, см²/с; t — время холостых ходов пилы (опускание, подъем), с; n — среднее количество сортиментов, выпиливае­мых из хлыста.

Средняя производительность таких установок составляет 100... 120 м³ в смену.

Число возможных схем раскроя хлыстов N ₁ у таких устано­вок определяется числом упоров К, т. е. Ν ₁ = Κⁿ. Теоретически можно создать установку, имеющую Ν ₁=10⁶, практически име­ются установки, у которых Ν ₁=12⁶, что полностью исчерпывает реализацию любой схемы раскряжевки.

2. Установка с неподвижной пилой, производящей раскря­жевку на двух транспортерах. Характерной особенностью этой установки (рис. 14.1, б) является то, что процесс резания од­ного хлыста и процесс подачи другого совмещены во времени, вследствие чего увеличивается производительность, которая оп­ределяется по формуле

Средняя производительность таких установок можетсо­ставлять 180...200 м³ в смену за счет одновременной работы по пилению на одном транспортере и выдвижению хлыста на другом. Количество возможных схем раскряжевки равно

3. Установка с подвижной (плавающей) пилой. Характер­ной особенностью данной установки (см. рис. 14.1, в) является совмещение технологической операции с транспортной (совме­щение резания и подачи хлыста). Производительность таких установок определяется по формуле

где L — средняя длина хлыста, м.

Теоретически средняя сменная производительность таких установок составляет около 160 м³. Количество возможных схем раскроя хлыста здесь значительно ниже и составляет число порядка 500, т. е. N ₃ = 5∙10². Объясняется это тем, что минимально возможная длина выпиливаемого сортимента зави­сит от времени его резания и времени возвращения пилы в ис­ходное положение, т. е.

где v _B — скорость возврата пилы в исходное положение, м/с.

Так, при скорости подающего транспортера около 0,5 м/с минимальный размер выпиливаемых сортиментов составит около 5... 6 м. Таким образом, в этом случае Ν ₃<< N ₁.

4. Установка с несколькими неподвижными пилами. Ха­рактерной особенностью этой установки (см. рис. 14.1, г) явля-

ется то, что раскряжевка хлыста происходит сразу на все сор­тименты при поперечном его перемещении (установка триммер-ного типа), или выпиловка сортиментов производится группами при поперечном надвигании хлыста на пилы (установка сле-шерного типа). Использование принципа групповой раскря­жевки обеспечивает высокую производительность таких уста­новок (до 500 м³ в смену). Производительность определяется по формуле

где а — расстояние между хлыстами, м.

Существенным недостатком установок с неподвижными пи­лами является возможность только одной схемы раскряжевки хлыста, т. е. N ₄= 1.

5. Установка с неподвижными пилами, включаемыми груп­пами. Стремление увеличить выход деловой древесины при групповом методе раскряжевки привело к созданию установок с несколькими неподвижными пилами, включение которых в работу производится в зависимости от схемы раскряжевки хлыста (см. рис. 14.1, д). Число возможных схем раскроя у та­ких установок составляет N ₅ = 2 ^m, примерно N ₅=10³, т — коли­чество пил; 2 — два состояния пилы (включена, не включена). Производительность таких установок определяется, как и у предыдущих, т. е. П ₅ =П ₄.

6. Установка с пилами, включаемыми группами, и с пред­варительной ориентацией хлыста (см. рис. 14.1, е). Одним из наиболее ценных участков хлыста является его комлевая часть. Поэтому наиболее тщательно стремятся раскряжевать именно этот участок хлыста. Перед раскряжевкой комлевую часть ори­ентируют относительно включаемых пил таким образом, чтобы получить из нее наиболее высококачественный сортимент необ­ходимой длины. Это достигается путем некоторого продоль­ного перемещения хлыста до упора, после чего хлыст в по­перечном направлении надвигается на группу выдвинутых пил. Этим перемещением ориентируют хлыст и для выпиловки ком­левой гнили. Число возможных схем раскряжевки в этом слу­чае составляет Ν ₆ = (2 ⁿ —1) K =5· 10³.

Производительность таких установок определяется по фор-

муле

где t _о— время на осевое перемещение хлыста.

Средняя производительность таких установок составляет 400 м³ в смену.

7. Установка с подвижными пилами, занимающими не­сколько различных положений (см. рис. 14,1, ж). Стремление получить высокий выход деловой древесины на установках с поперечной подачей хлыстов привело к созданию автоматизи­рованных установок, пилы у которых, перемещаясь относи­тельно оси хлыста, могут занимать несколько произвольных по­ложений Р. В этом случае число возможных схем определяется как N ₇ = m^p. Примерно N ₇=10⁶. Производительность таких ус­тановок составляет около 300 м³ в смену и рассчитывается по формуле

где t_п— время на перемещение пил, с.

8. Автоматизированная установка комбинированного типа. Эта установка сочетает принципы групповой и индивидуальной раскряжевки хлыстов (см. рис. 14.1, з). На этой установке воз­можна и комбинированная раскряжевка хлыстов. Для этого существуют два механизма раскряжевки: триммерный и балан-сирный. Очевидно, что выход деловой древесины у таких ком­бинированных установок будет максимальным, а производи­тельность высокой. Однако конструкция установки состоит по существу из двух раскряжевочных автоматических линий, что удорожает ее стоимость, а также усложняет процесс автомати­зированного управления ими.

Анализируя технологические схемы раскряжевочных агрега­тов с точки зрения их производительности и выхода высокока­чественной деловой древесины, можно сделать вывод, что уста­новка с подвижными пилами, занимающими несколько положе­ний, является наиболее оптимальной. Однако с конструктивной точки зрения эта установка очень сложна. Следует также от­метить, что наиболее эффективное ее применение будет на складах с большими грузооборотами, составляющими более 300 тыс. м³ в год. Поэтому в настоящее время получили широ­кое применение установки с неподвижными пилами, производя­щими раскряжевку хлыстов на одном транспортере, и много­пильные агрегаты с пилами, включаемыми группами, и с пред­варительной ориентацией хлыста.

Дата добавления: 2015-08-27