Окорка бревен по 3D-технологии

Это достигается за счет уменьшения живого сечения выхода путем перемещения шиберного щита (шандора), например вверх, в зависимости от конструкции барабана. И наоборот, если качество окоренных лесоматериалов высокое, то увеличивают живое сечение выхода, опуская шандор, увеличивая производительность барабана и снижая потери древесины. Физико-механические свойства сырья, поступающего в древесно-подготовительный цех, постоянно меняются. Прежде всего они зависят от размеров (длины и диаметра), породы, влажности и температуры древесины.

Для того чтобы качество окорки лесоматериалов разной длины было высоким, необходима разная продолжительности окорки. Короткомерные лесоматериалы окориваются быстрее длинных.

Разгрузка барабана происходит, когда все лесоматериалы достигнут требуемой кондиции. Из-за этого снижается производительность барабана, а трудоемкость окорки 1 м3 лесоматериалов и энергоемкость всего процесса – увеличиваются, что в итоге увеличивает себестоимость окорки 1 м3 древесины. Примерно такая же картина наблюдается с изменением диаметров лесоматериалов. Экспериментально полученные А.Н. Коршуновым показатели качества барабанной окорки от длины лесоматериалов в условиях Новоильинского ЛПК на барабанах сухой окорки короткомерных сортиментов ЛТ-8 показали, что изменение длины лесоматериала оказывает влияние на качество окорки. Причем если увеличение длины от 0,5 до 1,1 м незначительно сказывается на изменении качества, то увеличение длины от 1,1 до 1,4 м оказывает более существенное влияние на показатель качества. Изменение длины лесоматериала до 1,5 м еще больше снижает качество окорки. На диаметре 26 см исследование было прекращено, так как при дальнейшем его увеличении сильно снижался показатель качества окорки.

Изменение диаметра лесоматериала также серьезно влияет на качество окорки. Так, увеличение диаметра лесоматериала с 10 до 16 см вызывает незначительное изменение качества. В диапазоне диаметров 18 22 см качество окорки заметно падает. Дальнейшее увеличение диаметра лесоматериалов вызывает резкое снижение качества. В связи с этим лесоматериалы диаметрами более 22 см необходимо раскалывать. Это уменьшает поперечное сечение бревен и улучшает качество окорки.

Влажность коры и древесины, характеризующая способность коры сопротивляться разрушению, также активно влияет на показатели процесса окорки. С увеличением влажности качество окорки улучшается. Состояние, пригодное для фрикционной окорки, древесина приобретает начиная с влажности коры 46% и хорошо окоривается при влажности 52% и выше. Древесина с влажностью коры ниже 46% фрикционным способом не окоривается до тех пор, пока не намокнет, а механическая прочность связи коры с древесиной – снизится.

Хорошо окоренную древесину направляют в рубительную машину для производства технологической щепы. Оттуда щепа через циклон подается на верхнее сито плоской сортировочной установки. Отсортированная кондиционная щепа через шлюзовой питатель поступает в пневмопровод пневмотранспортной установки и доставляется на склад готовой продукции. Воздушный напор в пневмопроводе создается вентилятором высокого давления. Крупные щепки и мелочь, выделенные на сортировочной установке, а также отходы из-под окорочного барабана выносятся из цеха ленточным транспортером.

Как правило, между началом поступления брака и принятием решения проходит определенное (иногда весьма значительное) время, в течение которого большой объем лесоматериалов подается на повторную окорку. Это снижает производительность потока, приводит к повышенному расходу энергии и потерям древесины.

Чтобы повысить эффективность работы производственного потока, сотрудниками Лесоинженерного факультета СПбГЛТУ разработано оригинальное запатентованное техническое решение (патент № 108001, опубл. 10.09.2011, Бюлл. № 25), предполагающее установку лазерного 3D-сканера между окорочным барабаном и ленточным транспортером. Для этого можно использовать сканер «Вектор.3D» производства фирмы «Автоматика-вектор», который состоит из системы видеокамер и лазерных маркеров, расположенных под углом относительно друг друга. Лазерами на поверхности бревна создается линия, видимая на кадрах видеокамер и образующая полный контур сечения бревна. Сигнал от видеокамер поступает на плату видеозахвата компьютера, преобразуется в цифровую форму и обрабатывается специальным программным обеспечением. Благодаря этому определяется не только размер бревна, но и форма, а также пороки. Таким образом, на поверхности бревна можно обнаружить выпуклости (сучки, наросты) и впадины (дупла), пятна оставшейся коры. Прочие параметры бревна (объем, кривизна, сбег, и т.д.) вычисляются на основании результатов измерения диаметров и длины бревна. Преимуществами установки 3D-сканера являются реалистичные результаты измерений, монтаж на все типы транспортеров, отсутствие разрыва конвейера, надежность в эксплуатации и устойчивость к климатическим изменениям.

Предлагаемая линия работает следующим образом. Вышедшие из барабана окоренные бревна и поленья проходят через узел сканирования. Информация о качестве окорки поступает в блок информации и далее обрабатывается в блоке программирования, после чего качественно окоренные бревна и поленья по ленточному транспортеру (под которым установлен металлоискатель) подают в рубительную машину. Плохо окоренные бревна и поленья по команде блока программирования с ленточного транспортера с помощью приводного сбрасывателя через лоток сбрасывают на транспортер, возвращающий их через загрузочное отверстие в окорочный барабан для вторичного пропуска. При этом привод шандора по команде блока программирования будет перемещаться вниз, уменьшая живое сечение выгрузочного отверстия, что обеспечивает повышение качества окорки за счет более длительной окорки бревен и поленьев.

Необходимую степень окорки бревна в зависимости от требуемой марки изготавливаемой щепы П (%) компьютерная программа блока программирования будет определять по формуле:

где: S – площадь боковой поверхности бревна, м2, а S1 – площадь неокоренной поверхности бревна, м2.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает точную оперативную автоматизированную оценку качества окорки и управления процессом возврата бревен на дополнительную окорку, что позволяет повысить эффективность линии изготовления технологической щепы, снизить энергозатраты и существенно сократить потери древесины.