Новый станок для раскряжевки

Сегодня возрастает дефицит пиломатериалов, рудстойки, деревянных строительных элементов, шпал и иной продукции, получаемой в результате первичной переработки древесины. В связи с этим происходит постепенное, но неуклонное возвращение к проверенной временем технологии деревопереработки по схеме: хлыстовая вывозка – первичная переработка на мелких и средних ЛПС – поставка потребителю конечной продукции или полуфабрикатов на специализированные предприятия лесного комплекса. Такая тенденция возвращает в основной технологический поток ЛПС раскряжевку, осуществляемую индивидуальным методом, а значит, ставит задачу его совершенствования. При индивидуальном методе раскроя оператор раскряжевочной установки, визуально оценивая геометрические размеры и качество хлыста, дает последовательно заказы на длину каждого отпиливаемого отрезка. При этом он одновременно учитывает нормативные требования, сортиментный план или спецификацию готовой продукции, а также скрытые пороки сырья, которые обнаруживаются в результате каждого пропила. Однако при всех достоинствах этот метод имеет существенный недостаток – меньшую производительность по отношению к другим способам поперечного раскроя (программному и обезличенному) хлыстов и только за счет опыта оператора позволяет улучшать как качественные, так и количественные показатели вырабатываемой продукции.

Сегодня на лесозаготовительных предприятиях и лесобазах наибольшее распространение получили стационарные станки для раскряжовки ЛО-15С, ЛО-113 и модернизированный вариант ДО-65, оснащенные однопильным механизмом. Это оборудование обеспечивает раскряжевку хлыстов с максимальным диаметром в плоскости пропила до 0,6 м (на практике – 0,5–0,55 м). Для поперечной распиловки материалов с диаметром более 0,6 м могут быть использованы установки с двухпильными механизмами, например ЛО-30 и ЛО-68. Однако они более громоздки, металлоемки и имеют сложную конструкцию. При одинаковом диаметре пропила путь подачи в таких установках значительно длиннее, чем у маятниковых или балансирных пил. Преимуществом однопильного круглопильного станка является возможность раскряжевки однопильными механизмами, оснащенными дисковыми пилами с диаметром 1,5 м, лесоматериалов с диаметром до 1,1 м.

Также возможно использование меньших пил, по сравнению с применяемыми, при раскряжевке хлыстов или сортиментов с диаметрами в плоскости пропила меньшими 1,1 м. Примерное соотношение диаметров пил и максимально возможных диаметров пропилов при использовании предлагаемого способа приведено в таблице. Суть этого способа пиления заключается в том, что геометрический центр вращающегося пильного диска в период подачи одновременно совершает поступательное движение в направлении центра плоскости пропила и вращательное движение по дуге окружности с центром, расположенным на оси хлыста (рис. 1).

При этом число вращений центра пилы по дуге окружности в период его поступательного движения более единицы, что снижает нагрузку на привод вращения дисковой пилы. Установка однопильного круглопильного станка включает дисковую пилу на пильном валу, который вращается от привода, установленного на плите. Механизм поступательного прямолинейного перемещения жестко скрепленной с корпусом пильного вала зубчатой рейки, связанной через шестерню с приводом и кронштейнами, обеспечивает перемещение пильного вала по четырем направляющим штангам. Механизм вращения выполнен в виде ротора, вращающегося в подшипниках от привода и снабженного противовесом. Оборудование работает следующим образом – хлыст подается в установку по оси вращающегося в подшипниках от привода ротора и принимается вальцами, которые не только транспортируют хлыст, но и удерживают его в период резания, а также являются исполнительными элементами системы отмера длин, функционирующей в соответствии с сортиментным планом. После остановки хлыста, вращающегося от привода, установленного на плите, дисковая пила за счет усилия привода, передающего движение через шестерню на зубчатую рейку, жестко связанную с наружным корпусом пильного вала, осуществляет на четырех кронштейнах прямолинейное движение по направляющим к центру плоскости пропила. Для балансировки ротора предусмотрена установка противовеса. Рассматриваемая конструкция раскряжевочной установки защищена патентом №113691, Бюл. №6, 2012 г. Следует отметить, что полная распиловка хлыста предлагаемым способом при достижении вершинами зубьев пилы только центра плоскости пропила неосуществима.

Геометрические построения показывают, что при этом условии всегда имеет место непропиленная зона (рис. 3).

Для исключения этого явления (условно принимаем форму пропила в виде круга) вершины зубьев пилы должны быть продвинуты за центральную ось пропила на небольшую, 3–10 мм, величину, точно определяемую расчетом или экспериментом. На этом же рисунке хорошо видна и траектория движения оси пильного вала, определяемая сложением его поступательного движения по направляющим и вращения совместно с ротором.

Кроме возможности раскряжевки однопильным пильным механизмом хлыстов с d=1,1 м, предлагаемый способ позволяет снизить энергетические затраты на пиление. Это очевидно из сравнения предлагаемой одновальной установки с двухвальными штанговыми пилами. Это следует и при оценке фактора снижения высоты и ширины пропила (за счет относительного уменьшения диаметра пил) при обработке хлыстов одинакового диаметра предлагаемым и ранее известными способами. Уменьшение высоты пропила позволяет уменьшить установленную мощность механизма резания, а также снизить усилие резания. Известно, что высотой пропила считают проекцию дна пропила на плоскость перпендикулярную направлению подачи и при раскряжевке принимают равной 0,8 d, где d – диаметр пропила. При этом обычно пренебрегают видом траектории надвигания центра пильного диска, принимая ее из¬за малой кривизны (например, при раскряжевке маятниковыми пилами) прямой линией. В рассматриваемом случае надвигание пильного диска осуществляется по спиралевидной траектории (рис. 1.). При этом мгновенное максимальное значение высоты пропила (проекции дна пропила на плоскость, перпендикулярную направлению подачи) не превышает значения 0,3 d. Тогда и установленная мощность механизма резания может быть снижена, с учетом уменьшения только величины высоты пропила, в 2,5 раза (не учитывая возможное относительное уменьшение и ширины пропила).

Очевидно, что с относительным уменьшением величины высоты пропила, при прочих равных условиях, уменьшается объем опилок в межзубовых впадинах круглых пил. Это уменьшает степень их прессования и в целом снижает работу, затрачиваемую на процесс пиления, а также облегчает выброс опилок при выходе пилы из пропила. Результаты ранее проведенных исследований доказывают рост удельной работы резания, а значит, и рост необходимой мощности на резание, с увеличением угла резания. Одним из способов уменьшения угла резания является увеличение высоты зубьев пилы. Это становится возможным при уменьшении момента от сил резания, что обеспечивается уменьшением высоты пропила. Производительность предлагаемого оборудования также превышает производительность известных установок. Так, например, при раскряжевке хлыстов с d=0,6 м на установке ЛО¬15С при средней величине подачи 0,3 м/с время на пиление составляет 2 с. Продолжительность пиления по предлагаемому способу при частоте вращения ротора (рис. 2) 200 об/мин и числе достаточных переносных вращений дисковой пилы, например, n=4 составляет 1,2 с.

Таким образом, новыми достоинствами установки являются: уменьшение потребного диаметра пил приблизительно на 50% при раскряжевке одинакового по диаметру круглого материала; уменьшение высоты пиления и снижение усилия резания; уменьшение ширины пропила, как следствие, относительного уменьшения потребного диаметра пил; возможность уменьшения угла резания из-за увеличения высоты зубьев пилы; повышение производительности процесса раскряжевки. Создание раскряжевочных установок нового типа возможно на базе роторных окорочных станков, дополнительно оснащенных пильным механизмом. Принципиально, что после относительно небольшой конструктивной доработки возможно создание агрегатных станков, совмещающих операции окорки и поперечного деления круглых лесоматериалов.