Классификация лесопильного оборудования

Анализ технологического оборудования.

Сравнение  различных типов оборудования для распиловки бревен

             Всё лесопильно-деревообрабатывающее оборудование  можно разделить на два основных типа, для индивидуальной распиловки и массовой (групповой). Под индивидуальным, следует понимать тип оборудования, на котором возможно реализовывать такие схемы раскроя, которые  бы  учитывали  особенности строения древесины и размеры каждого распиливаемого  бревна.  Индивидуальная   распиловка производится одной пилой (или двумя,  формирующими один пропил).

      К оборудованию для массовой распиловки, следует отнести то, которое работает группой пил или поставом. Такое оборудование имело наибольшее распространение в нашей стране в «советский» период (1.2.2.2).

      Своеобразной реакцией рынка производителей оборудования на раздробление лесопильной отрасли было появление "фермерского" (передвижного) оборудования. Оно появилось в огромном количестве после перестройки. В этот период стоимость пиловочника была несоизмеримо мала по сравнению с продукцией – экспортными пиломатериалами.  В данное время все желающие занимались распиловкой древесины. В себестоимость заготовки пиловочного сырья не входили строительство дорог и лесовосстановление, как например, в развитых западных странах.

     За время «перестройки» в  нашей стране образовалось  бесчисленное  множество  мелких  полукустарных  лесопильных производств,  которые,  как правило, выпускали сырые необрезные и обрезные доски. Одни использовали ранее установленные лесопильные рамы, в основном одноэтажные типа Р-63, другие приобретали такие же новые, третьи - круглопильные, ленточнопильные и даже цепные передвижные станки для  распиловки  бревен. Все это оборудование отличается низким уровнем механизации и производительности.

      Здесь «новые лесопильщики» выяснили, что, например, 63-я лесорама требует полноценный фундамент, используемый для двухэтажных лесопильных рам. Помещение требуется в два этажа, а производительность потока значительно ниже. Околостаночное оборудование для лесопильных рам Р-63 серийно не выпускалось.В тот период рынок очень быстро стал наполняться «фермерским» оборудованием. Это были небольшие горизонтальные ленточнопильные станки типа "Wood Mizer" США (1.1.1.2.по классификации), круглопильные "Kara";"Laimet" Финляндия (1.1.1.1.) и множество других.

      Самым важным преимуществом этих станков было то, что они не требовали массивных фундаментов, сложной механизации, большого числа обслуживающего персонала. Качество продукции удовлетворяло потребителя. Горизонтальные ленточнопильные станки имели свои преимущества: - сравнительно простой инструмент – тонкая стальная лента (1-1,5 мм толщина), узкая (30-50 мм ширина), она поставлялась в полной заводской готовности; - заточка зубьев на станках-автоматах не представляла сложности. Практическое отсутствие фундамента, небольшие габариты, сравнительно невысокая стоимость делали данный вид оборудования очень привлекательным. К существенным недостаткам относилась низкая производительность и низкое качество пиломатериалов по признаку геометрии (точность размеров, разнотолщинность, кривизна и пр.).

       Круглопильные индивидуальные станки типа "Kara" и "Laimet" получили большее распространение, чем ленточнопильные. При комплексной технико-экономической оценке у производств на базе круглопильных станков эффективность выше. Это также связано также с климатическими условиями. При пилении мороженой древесины круглые пилы более устойчивы в пропиле и в меньшей степени влияют на геометрию продукции. В целом, при примерно одинаковой стоимости оборудования,  производительность круглопильных станков почти в два раза выше.

      Для большей эффективности лесопильных производств, отдельно работающие круглопильные станки стали объединять в поточные линии. "Kara" разработала несколько вариантов комплексов на базе своих станков и околостаночного оборудования.

      "Laimet" в большей степени механизирует индивидуально работающие станки. Однако, на многих предприятиях РФ использовали поточные схемы на базе станков "Laimet", укомплектовывая линии межстаночными связями и специальным оборудованием, изготовленным другими фирмами. Среди вариантов компоновки технологических схем, наиболее эффективной является – «самолёт», состоящая из трёх станков. Головным является "Laimet -130 (120)" в максимально полной комплектации, а двумя делительными - "Laimet-100" в минимальной стандартной комплектации. При технико-экономическом сравнении выигрывали комплексы на базе станков "Laimet".

      Оборудование, применяемое в промышленном лесопилении, характеризуется большим разнообразием,  только для лесопильных рам можно составить отдельную классификацию.     Лесопильные рамы,  несмотря на широкое распространение, имеют значительные недостатки по сравнению с другими типами  станков.  Основным из них является характер движения инструмента, что не позволяет увеличивать скорости резания,  подачи,  а значит  иметь ограничение по производительности,  качеству,  использованию инструмента оснащенного пластинками  из  твердого  сплава  и т.д. Данное оборудование весьма громоздкое, металло- и энергоемкое, требует больших затрат на строительство двух- полутораэтажных зданий,  массивного фундамента (от 25 мЗ и выше) и т. д.  

      Более прогрессивным,  является круглопильное оборудование.  Во многих случаях совмещают процесс пиления с фрезерованием горбыльной части бревен (фрезернопильные  линии  ЛФП) или предварительно формируют базовые пласти,  тогда это оборудование называют фрезернобрусующим (ФБЛ).

      Если установленные  на  головном станке фрезы формируют специальный профиль,  например,  ступенчатый,  а последующий делительный станок выпиливает пакет обрезных досок, то такое оборудование  называют  агрегатным.  Типичный  представитель этих линий - ЛАПБ-2 (линия агрегатной переработки бревен).  В линиях агрегатной переработки,  профиль  на  головном агрегате может формироваться в виде круга, с последующим изменением на требуемый.  

      Основным недостатком  агрегатных линий является потребность в дробной и точной сортировке бревен, в противном случае объемный выход пиломатериалов может быть снижен на 8-10%. В свою очередь,  дробность сортировки влечет за собой увеличение времени накопления партии сырья, предназначенного для запуска в распиловку.

      Самым прогрессивным   представителем   фрезернопильного оборудования,  являются высокопроизводительные линии с автоматической оптимизацией схемы раскроя каждого бревна и установкой постава для его распиловки.  Несмотря на индивидуальный  подход  к обмеру каждого бревна,  характер распиловки в данных линиях имеет все недостатки массового раскроя. Экономический анализ показывает,  что значительная стоимость этих линий компенсируется затратами на складе сырья.  

      Производственная мощность вышеперечисленных линий может составлять 200 тыс. мЗ бревен в год и более, при  двухсменной работе. В качестве головного оборудования могут быть  использованы круглопильные станки или ленточнопильные,  аналогично и делительные.  Головные станки  могут быть многопильные, сдвоенные, счетверенные и т.д., проходного типа.

      Данная классификация на этом не ограничивается,  однако далее речь пойдет  о станках индивидуальной распиловки.  В некоторых типах лесопильных производств невозможно  обойтись без такого оборудования,  например, для выпиловки заготовок  специального  назначения,  где учитывается направление  годичных  колец и расположение концентраторов напряжений-сучков и других природных пороков. На индивидуальных станках (ИС) возможно применение любых схем раскроя. При этом оператор имеет возможность оценивать качество древесины по торцу,  поверхности, а также открывшемуся срезу бревна после первого и последующих  пропилов и оперативно составлять схему раскроя. Только на ИС  возможно производить  распиловку  бревен параллельно  образующим,  что  существенно улучшает качество досок и увеличивает выход.  Данный способ позволяет избежать перерезание продольных волокон. Опыты, проведенные в Медисонской лаборатории (США),  показали,  что при распиловке бревен низкого качества по образующей выход пиломатериалов увеличивается на 9,3%,  при распиловке же высококачественных бревен на  11,3%.  Выход  широких досок высших сортов возрастает на 40-60%. Это особенно актуально при распиловке  ценных  пород древесины, имеющих много пороков. На ИС при распиловке можно разделять качественные зоны: сердцевинную,  ядровую и заболонную,  что во многих  породах очень важно для процесса сушки,  а также производить сердцевинную или ядровую вырезку при их поражении гнилью или  ложным ядром. В режиме индивидуальной распиловки станкам не требуется сортировка бревен - сложная и дорогостоящая операция. В потоке с ИС удобно организовать  удаление  отходов  и дальнейшую  переработку полученной пилопродукции,  т.к.  она поступает поштучно,  а не пачками,  как при групповой распиловке.  

      ИС имеют высокие скорости резания (30-60 м/с),  что положительно  сказывается на шероховатости поверхности пропила и производительности. Диапазон диаметров распиливаемого сырья значительно шире, чем у лесопильных рам ФПЛ и ФБЛ. Ленточнопильные станки  имеют  множество   недостатков, связанных с  принципом пиления и спецификой режущего инструмента. Они выпускаются многими фирмами,  каждая из которых в различной  степени устраняет недостатки,  используя при этом разные способы. Одна из проблем - натяжение пил, (нагрев полотна создает неравномерность его растяжения по ширине и длине) которая в  станках высокого уровня решается путем применения высоколегированных сталей для изготовления полотен и  автоматического регулирования натяжения в процессе работы.     Точность распиловки  зависит  от конструкции,  точности изготовления узлов станка,  быстроты их износа, силы натяжения полотна пилы,  условий и технологии ее подготовки и т.д.

      В ЛПС ведущих фирм мира, растягивающее   напряжение  пил  поддерживается  на  уровне  20 кг/мм2.  Для сравнения тот же показатель в лесопильных рамах 8-10 кг/мм2. Качество распиловки   древесины  определяется  устойчивостью ленточных пил. Известно, что имеющее место в практике эксплуатации ЛПС колебания пильных шкивов вызваны погрешностями их изготовления, балансировки и монтажа, а также биениями валов.  Накладываясь на колебания ленточных пил они создают сложную форму поперечных и продольных вибраций  пильных полотен, свидетельствующую  о значительном их влиянии на динамику процесса резания.  Нормы точности ведущих фирм  мира, ограничивают величину  радиального биения пильных шкивов ЛПС до 0,06...0,08 мм,  торцового биения ободов -  до  0,12  мм. Ориентация пильных  шкивов  должна полностью исключать аксиальное (осевое) смещение верхнего пильного шкива относительно нижнего. Торцовые поверхности их ободов должны находиться строго по одной вертикали. Указанные особенности ЛПС существенно влияют на их стоимость. Здесь также следует обратить внимание на сложность подготовки фундаментов под рельсовый путь длиной 18-20 м, который является   базой  формирования  точности  пиломатериалов (+_0,1 мм или +_2-3 мм см. выше).  

      В других разновидностях станков с горизонтальным расположением пильной ленты имеются свои недостатки при некоторых преимуществах. Последние  заключаются  в  отсутствии сложных фундаментов, мобильности.  Однако, уменьшение диаметров шкивов и соответственно усилий натяжения влечет за собой уменьшение ширины и толщины зависящей от них устойчивости пильной ленты. Отсюда  вынужденное снижение скоростей подачи и соответственно производительности, которая также  снижается  за счет малых скоростей холостого хода. Передвижные (фермерские) горизонтальные ленточнопильные станки типа "Wood Mizer" имеют ряд преимуществ,  они мобильны,  экономичны,  однако,  имеют очень низкую производительность  5-6  мЗ  бревен в смену,  на таких станках невозможно производить распиловку некоторыми способами раскроя,  например, секторным - позволяющим получать максимальное число радиальных досок. Такие станки очень сложно вписывать в поточные линии.

      Горизонтальное расположение пильной ленты,  особенно  с шириной более  50 мм неблагоприятно влияет на динамику пиления и образование опилок.  Наибольший  отрицательный  эффект наблюдается зимой  при  распиловке мерзлой древесины,  когда мороженые опилки,  выпадая из впадин заклинивают полотно  в пропиле  чем  вызывают  отклонение ленты от прямолинейности. Мировой опыт показывает,  что наилучшее применение ленточнопильных станков  имеет место в странах с мягким климатом при распиловке крупномерной древесины твердых лиственных и экзотических пород,  имеющих значительную стоимость.  Статистика показывает,  что чем более севернее располагаются лесные  регионы, тем более часто встречаются предприятия, оснащенные круглопильным оборудованием. 

      Ускорение прогресса в области электроники и вычислительной техники, а также появлению новых технологий обработки металлов при изготовлении лесопильно-деревообрабатывающего оборудования привели к появлению оборудования нового поколения. Ведущие мировые производители оборудования разработали уникальные гибриды станков, совмещающие преимущества массовой распиловки и индивидуальной (поз.1.3).

      Так, например немецкая фирма «MS» предлагает серию станков  для распиловки брёвен и брусьев группой круглых пил, но схему распиловки задаёт оператор непосредственно перед каждым бревном, брусом или доской. Схемы распиловки составляются заранее технологом производства. Таким образом, можно учитывать индивидуальные особенности каждой единицы продукции при высокой скорости распиловки несколькими пилами. Серия станков охватывает весь диапазон диаметров пиловочника для любой разумной производительности.

      В данном оборудовании применены пилы с шлицевым посадочным отверстием, это позволяет максимально использовать площадь полотна пилы. Высота пропила при этом всегда больше чем у обычных пил со способом крепления в зажимных шайбах, которые «съедают до 1/3 высоты пропила».  Также увеличить диаметр распиливаемого сырья позволяет двухвальная система расположения групп пил.