Как выбрать лесопильное оборудование

Пилорамы

Пилорамы – традиционный и наиболее распространенный в России тип оборудования. Существует множество стандартных решений организации лесопильных потоков на их базе, для которых отечественная промышленность выпускает стандартные средства механизации. Кроме того, имеются опытные кадры по эксплуатации пилорам и подготовке режущего инструмента, что для российских условий немаловажно.

Достоинства

Высокая производительность. Пилорама – станок проходного типа, то есть бревна распиливаются за один проход и могут подаваться торец в торец. Невысокая абсолютная цена (кроме двухэтажных рам 2Р+75). Производство пилорам хорошо отработано и оптимизировано, поэтому отпускные цены на них относительно невелики. Низкая относительная цена (даже у 2Р+75). Низкие текущие расходы. Доступность запчастей.

Недостатки

Быстрый износ. Принцип действия пилорам основан на возвратно+ поступательном движении пильной рамки, приводимой коленчатым валом. Масса пильной рамки накладывает жесткие ограничения на частоту вращения коленвала, что не позволяет приблизиться к оптимальной для сырой древесины скорости резания (40–50 м/сек). Скорость пилорам – всего 15–25 м/сек, что приводит к повышенным усилиям резания и сопротивления подаче. Эти факторы, а также само колебательное движение пильной рамки приводят к быстрому износу механизма рамы и, соответственно, к необходимости частой замены деталей и узлов.

Низкое качество пиломатериала. В пилораме распиливаемое бревно находится в постоянном движении относительно основных базирующих элементов – рябух, что приводит к «гулянию» и «прыганью» бревна на сучках и других неровностях, а также к нарушениям геометрии и ухудшению чистоты поверхности пиломатериала. Высокая сила сопротивления подаче и усилие резания усиливают этот эффект.

На снижение качества производимого пиломатериала, в том числе, влияют пороки древесины. Симметрично расположенные пилы в поставе испытывают различную нагрузку вследствие неоднородностей древесины (кривизны, крупных сучьев, гнили, порости и т.д.), что вкупе с высоким усилием резания приводит к отклонениям подачи от прямолинейности, а иногда к проворачиванию бревна вокруг своей оси. Проворачивание также имеет место при неравном разводе (уширении) зубьев или неравномерном затуплении симметрично расположенных пил. Это приводит к крыловатости (пропеллер) пиломатериала, что особенно неприятно при пилении двухкантного бруса.

Следует, однако, отметить, что при правильной эксплуатации рамы, подготовке пил и сырья указанные явления минимизируются. Так, например, использование направляющих ножей в большинстве случаев предотвращает эффект проворачивания, а плющение+формование зубьев пил вместо развода значительно улучшает качество поверхности пиломатериалов.

Жесткие требования к сырью. Для получения качественной продукции бревна должны иметь кривизну до 1%, сучья спиленные заподлицо и т.д. Необходимость сортировки сырья. Для пилорамы требуется сортированное по диаметрам сырье, что вынуждает содержать громоздкий и дорогостоящий сортировочный участок.

Низкий выход продукции (несмотря на тонкий, 3–4 мм, пропил). Все бревна одного типоразмера распиливаются одинаково, невзирая на их индивидуальные особенности. Нарушения геометрии (разнотолщинность) и чистоты поверхности вынуждает увеличивать припуски. Сортировка, как правило, производится грубо – через два четных диаметра, что также приводит к потере, как общего выхода, так и доли выхода дорогой толстой доски. Сложный и длительный монтаж. Требуется специальный, тяжелый фундамент.

Выводы

Пилорамы хорошо приспособлены для промышленного лесопиления, но являются устаревшим оборудованием. В мире они практически не используются и не производятся. Однако существуют схемы лесопильных потоков с применением современных станков второго ряда (многопильных круглопильных и ленточных делительных), которые позволяют минимизировать влияние недостатков пилорам и максимально использовать их достоинства. Модернизировать существующий рамный поток на основе таких схем существенно дешевле и быстрее, чем построить новый. Особенно это относится к двухэтажным рамам. В случае организации нового производства, рамы целесообразно применять, если в сырьевой базе значительную долю занимает толстомерный пиловочник (более 30 см) и нет возможности использовать вертикальные ленточные станки.

Круглопильные станки проходного типа

Предназначены для брусовки, распиливают бревно на двухкантный брус, до четырех подгорбыльных доски и 2 горбылей. Бревна распиливаются, как и в пилорамах, за один проход без возвратного движения и подаются одно за другим. Пильный механизм оборудован 1–4 пильными валами, в качестве режущего инструмента используются круглые пилы диаметром 500–900 мм в количестве 2–8 штук. Имеются двух+ и четырехвальные механизмы с пилами, расположенными попарно в одной плоскости, в этом случае каждая пара пил формирует один пропил. Подающий механизм, как правило, представляет собой лоток, по дну которого проходит зубчатая цепь или цепь с толкателями. Бревно ложится в лоток и приводится в движение зубцами цепи или толкателем, который упирается в хвостовую часть бревна. В некоторыхстанках имеются верхние и боковые прижимные вальцы.

Достоинства

Высокая производительность. Скорость подачи фактически ограничена только мощностью приводов пильных валов и подачи, обычно это 10–20 м/мин. Бревна распиливаются за один проход. Простота конструкции. Простота в эксплуатации. При использовании пил небольших диаметров, это самый легкий в эксплуатации тип оборудования. Легкость монтажа. Специальный фундамент не требуется, достаточно ровной и жесткой поверхности. Пусконаладка также не вызывает затруднений. Низкая относительная цена. Низкие текущие расходы. Отличная встраиваемость в потоки. С помощью специального механизма можно организовать автоматическое брусоотделение и подачу материалов на станки второго ряда.

Недостатки

Очень жесткие требования к качеству сырья. Подающий механизм цепного типа в состоянии обеспечить прямолинейность подачи только ровных бревен без торчащих сучьев и пороков, нарушающих геометрию бревна. Небольшая кривизна допускается только в вертикальной плоскости. Нарушения прямолинейности подачи (перебазировка) приводят к вибрации, «гулянию», «затиранию», перегреву пил, а также к нарушениям геометрии распила и ухудшению качества поверхности пилопродукции. Ситуация существенно ухудшается с ростом числа пил в поставе. На практике такие станки нормально работают при распиловке хорошо подготовленных бревен длиной до 4 м двумя пилами. Соответственно, требуется дополнительная переработка делового горбыля, что является весьма непростой задачей.

Однако существуют станки, полностью свободные от этого недостатка – у них принципиально другой механизм подачи – гусеничный. Наша компания имеет опыт организации лесопильного производства на их базе. В частности, станок «ТТ+5» польского производства установлен нами в 2003 году в исправительном учреждении в республике Коми. В процессе эксплуатации в тяжелых условиях (неотапливаемое помещение, неквалифицированный персонал, отсутствие правки пил, отсутствие кантования бревен) станок показал невероятную устойчивость к низкокачественному лесу (кривизна более 3%, сложная кривизна, необрубленные сучья, пасынок и т.д.), высокое качество продукции, высокую надежность. За все время эксплуатации не выявлено ни одного случая перегрева пил.

В настоящее время нами ведется разработка круглопильного станка с гусеничным механизмом подачи и максимальным диаметром пиловочника до 44 см., запуск серийного производства планируется на весну – лето 2006 г. Необходимость сортировки сырья по диаметрам. Необходимость доработки горбыля. Узкий диапазон диаметров. Как правило, до 32 см в комле.

Выводы

Круглопильные станки проходного типа хорошо подходят для промышленного поточного лесопиления пиловочника малых и средних диаметров. Станки с цепным механизмом подачи лучше применять для переработки пиловочника небольшой длины и диаметра в продукцию с невысокими требованиями по качеству, такую как тарная или палетная доска. Станки с гусеничным механизмом подачи подходят для переработки пиловочника малых и средних диаметров любой длины и любого качества на высококачественные пиломатериалы. Благодаря устойчивой работе в реальных тяжелых условиях «среднероссийской» лесопилки, такие станки лучше других подходят для промышленного лесопиления.

Круглопильные станки кареточного типа

К станкам кареточного типа относятся «ЦДС+1100», «Магистраль», «Кара», «Лаймет». Их режущим инструментом является круглая пила большого диаметра – 800–1200 мм. Бревно укладывается на подвижную каретку и закрепляется крючьями. Вначале, как правило, выпиливается двухкантный или трехкантный брус. Затем он распиливается на обрезные доски с базированием по базовой стенке.

Достоинства

Высокое качество продукции. Жесткое закрепление распиливаемого материала на каретке обеспечивает прямолинейность подачи даже на бревнах с пороками. Неплохая производительность. Скорость подачи фактически ограничена только мощностью приводов пильного вала и подачи, обычно это 50–80 м/мин. По скорости подачи круглопилы превосходят все другие типы оборудования.

Универсальность. Станок способен распиливать бревна полностью на обрезной пиломатериал, включая кромкообрезку, и, таким образом, работать вообще без оборудования второго ряда. Простота конструкции.

Легкость монтажа. Специальный фундамент не требуется, достаточно ровной и жесткой поверхности. Запуск производства также не вызывает затруднений. Индивидуальный раскрой. Последовательная распиловка бревна позволяет учесть его индивидуальные особенности и оптимизировать раскрой. Не требуется сортировка сырья. Также вследствие последовательной распиловки. Невысокая относительная цена. Низкие текущие расходы. Хорошо встраиваются в потоки. Выпиленные материалы – доски, брусья, горбыли, появляются последовательно на отводном рольганге (конвейере) станка, соответственно их легко рассортировать и направить на дальнейшую обработку.

Недостатки

Низкий выход продукции (даже несмотря на индивидуальный раскрой). Толщина полотна пилы составляет 4–6 мм, соответственно пропил – 7–10 мм. Поэтому выход продукции ниже, чем у пилорам. Сложность подготовки режущего инструмента. Пилы большого диаметра требуют высококвалифицированной подготовки, а соответствующих специалистов найти сложно. Неправильная подготовка пил приводит, в отличие от пилорам, не только к ухудшению качества пиломатериалов, но и к снижению скорости подачи и даже выходу из строя самой пилы, стоимость которой составляет 10–20 тысяч руб.

Зажимание пилы в пропиле. Пилы большого диаметра очень чувствительны к малейшему перекосу подачи. Перекос может возникнуть на кривых бревнах, а также из+за непрочного закрепления бревна и других ошибок обслуживающего персонала. Это может привести к перегреву пилы, после чего в лучшем случае требуется высококвалифицированная правка, в худшем – замена пилы. Зажимание также происходит в результате выгибания распиливаемого бревна под действием внутренних напряжений в древесине. Эффект выгибания усиливается при высыхании бревен летом и замерзании зимой.

Выводы

Кареточные круглопилы подходят для промышленного лесопиления при наличии дешевого сырья и квалифицированных пилоправов. Фактически можно организовать лесопиление, имея только один такой станок и торцовку. Но для минимизации потерь от толстого пропила желательно использовать станки второго ряда.

Угловые круглопильные станки

Пильный механизм имеет два или три пильных вала, расположенных под прямым углом друг к другу. Существуют модели как с подвижным пильным механизмом, так и с подвижной кареткой с бревном. За каждый проход отпиливается обрезная доска нужного сечения.

Достоинства

Высокий выход продукции. В полной мере реализуется индивидуальный подход к раскрою бревна. Широкий спектр схем раскроя. Простота эксплуатации и подготовки режущего инструмента. Не требуется сортировка сырья.

Недостатки

Толстый пропил. Несмотря на небольшой диаметр, используются пилы толщиной 3–4 мм, соответственно пропил составляет 5–6 мм. Тонкие пилы использовать нельзя из+за конструкции крепления и тяжелых условий пиления (пиление в горизонтальной плоскости).

Высокая абсолютная цена, очень высокая относительная цена. Трудность выпиливания широких досок. Мощность приводов пильных валов, а также тяжелые условия пиления, особенно в горизонтальной плоскости, позволяют без проблем выпиливать доски шириной лишь до 100 мм. Встраиваемость в потоки. В лесопильные потоки не встраивается, так как отпиленную доску приходится убирать с бревна вручную.

Выводы

Угловые станки можно использовать для выпиливания мелких пиломатериалов специального распила, например, радиального.

Горизонтальные ленточнопильные станки

Пильный механизм, установленный на подвижной каретке, имеет, как правило, шкивы диаметром 450–800 мм и использует пильную ленту шириной 32–50 мм. Бревно устанавливается неподвижно.

Достоинства

Очень низкая абсолютная цена. Для начала производства достаточно 150–200 тысяч руб. Простота установки. Фундамент не требуется, запуск несложный, станки можно перемещать. Низкая потребляемая мощность. Обычно 6–8 кВт. Высокий выход продукции. Пропил 2–2,5 мм, индивидуальный раскрой. Простота подготовки режущего инструмента. Высокой квалификации не требуется. Высокое качество продукции. Не требуется сортировка сырья.

Недостатки

Крайне низкая производительность. Низкая скорость подачи, обилие ручных операций. Скорость подачи ограничена способностью пильной ленты сохранять устойчивое положение в пропиле. При повышении скорости подачи выше определенногопредела, пила начинает «вилять», в результате пиломатериал приобретает волнистую поверхность. Устойчивость ленты определяется, при прочих равных условиях, ее шириной и нагревом в процессе работы. Нагрев же происходит из+за трения пилы об опил, остающийся в пропиле, поскольку выброс опила при пилении в горизонтальной плоскости затруднен. Эти факторы определяют скорость подачи для узкой ленты – 35–50 мм, на уровне 5–10 м/мин. Ручные операции, такие как укладка и закрепление бревна, кантование, удаление продукции, также отнимают много времени. Попытки их механизировать лишают горизонтальные станки их главного преимущества – низкой цены.

Еще один фактор, снижающий производительность, – это «выгибание» бревна под действием внутренних напряжений в древесине. Выгибание, обычно горбом в сторону отпиленной части, происходит в процессе обработки, когда бревно частично распилено с одной стороны. Дальнейшая распиловка приводит к существенной разнотолщинности доски, поэтому приходится регулярно переворачивать бревно для симметричного распиливания с обеих сторон.

Высокие текущие расходы. Определяются низкой производительностью, большой долей ручного труда и малым ресурсом режущего инструмента. Ресурс ленточной пилы зависит от диаметра шкивов пильного механизма. На небольших шкивах радиус изгиба ленты мал, а частота вращения и, соответственно, частота изгибов велика. Это приводит к растрескиванию пильной ленты. Очень высокая относительная цена вследствие низкой производительности. Встраиваемость в потоки. В лесопильные потоки не встраивается по той же причине, что и угловые станки.

Выводы

Легкие горизонтальные ленточные станки идеально подходят для частного использования фермерами, небольшими строительными бригадами и др. Для этой цели они изначально и были задуманы. Промышленное лесопиление такими станками представляется нецелесообразным из+за малопривлекательной экономики такого производства. В России производятся тяжелые горизонтальные ленточные станки с диаметрами шкивов 900–1000 мм и шириной ленты 100–125 мм. Однако их абсолютная и относительная цены очень высокие. Станки такого типа находят применение для распиливания крупных, более 800 мм, и тяжелых, более 2 тонн, бревен, в основном, твердолиственных пород.

Вертикальные ленточнопильныестанки

Это наиболее распространенный в мире, хотя и самый сложный и дорогостоящий тип лесопильного оборудования для переработки пиловочника средних и крупных диаметров – от 30 до 60 см. Пильные механизмы таких станков неподвижны, имеют шкивы диаметром 1000 или 1300 мм и используют пильную ленту шириной 125 и 175 мм соответственно. Выпускаются модели как с одним, так и с двумя пильными механизмами. Большинство моделей оборудовано компьютерным управлением. Бревно закрепляется на подвижной каретке. Существуют три различные системы базирования бревна в таких станках: – по базовой стенке с прижимным роликом – аналогично круглопильным станкам; – на тележке+манипуляторе с боковыми «клыковыми» захватами, удерживающими бревно по длине; – на тележках с торцевыми захватами, когда бревно удерживается за торцы и распиливается сразу с двух сторон.

Достоинства

Высокая производительность. Производительность простейших станков несколько ниже, чем у круглопильных, а наиболее мощные модели превосходят в ряде случаев даже раму 2Р+75. Нагрев пилы отсутствует, ширина пильной ленты позволяет пилить на скоростях до 80 м/мин. Влияние «выгибания» бревен отсутствует при любой из трех вышеназванных системах базирования.

Высокий выход продукции. Тонкий (2.5 мм) пропил, индивидуальный раскрой. Высокое качество продукции. Обеспечивается жестким базированием бревна и пренебрежимо малым усилием резания. Низкий уровень текущих расходов. Обеспечивается высокой степенью механизации и автоматизацией производственного процесса, большим ресурсом режущего инструмента, высокой производительностью. Низкая относительная цена. Обеспечивается высокой производительностью. Не требуется сортировка сырья. Хорошо встраиваются в лесопильные потоки.

Недостатки

Высокая абсолютная цена (кроме модели ЛЛК+1). Сложность эксплуатации. Требуется высокая квалификация производственного и обслуживающего персонала. Сложность подготовки режущего инструмента. Требования к квалификации пилоправовтак же высоки, как и при подготовке круглых пил большого диаметра. Длительный срок запуска производства. Специальный фундамент не требуется, однако процесс монтажа и запуска в производство такой же сложный, как при запуске пилорам. Требуется привлечение специалистов производителя или разработчика.

Выводы

Вертикальные ленточные станки хорошо подходят для промышленного лесопиления пиловочника средних и крупных диаметров (от 30 до 60 см) на крупных и средних предприятиях. В лесной индустрии развитых странах на сегменте распиловки среднеразмерного леса такие станки вытеснили все другие типы оборудования, на них осуществляется 85% мирового лесопиления. К сожалению, программа разработки и производства вертикальных ленточных станков в России фактически свернута, а импортные станки не всем по карману. Распространение таких станков в России сдерживается также сложностью их эксплуатации.

Фрезерно-брусующие станки

Станки проходного типа, перерабатывающие круглое бревно в двухкантный брус путем фрезерования. Применяются преимущественно для переработки баланса, так как не имеют возможности выпилить подгорбыльную доску. Существует одна модель ФБС (ЛЛК+5), дополнительно оснащенная двумя ленточными пильными механизмами, которые эту проблему решают и, таким образом, позволяют без потерь перерабатывать деловой лес. Однако станки обладают чрезмерной производительностью – до 1000 кубометров за восьмичасовую смену.

Достоинства

Очень высокая производительность. Бревна подаются торец в торец на скорости 10–60 м/мин в зависимости от модели. Очень низкая относительная цена из+за высокой производительности. Низкий уровень текущих расходов. Простота подготовки режущего инструмента. Основной инструмент – плоские ножи. Простота перенастройки. Настройка на размер осуществляется сдвиганием+ раздвиганием фрез.

Недостатки

Высокая абсолютная цена. Низкий выход продукции. Не используется сбеговая часть. Необходимость сортировки сырья, высокие требования к качеству сырья. Требует комплектации станками второго ряда для распиловки лафета. Выполняется только одна схема раскроя.

Выводы

Фрезерно+брусующиестанки эффективны на средних и крупных предприятиях в составе лесопильных потоков по переработке баланса.

Агрегатные линии

Несколько узлов на одной станине, обеспечивающих переработку круглого леса сразу на обрезной пиломатериал. Такие линии применяются для переработки баланса. Разброс цен на это оборудование очень высок: от 400 тысяч руб. до 6 млн руб.

Достоинства

Высокая производительность. Обеспечивается подачей бревен торец в торец на скорости 4–60 м/мин в зависимости от модели.

Очень низкая относительная цена. Практически не требуется дополнительное оборудование. Простота подготовки режущего инструмента. Инструмент – плоские ножи, круглые пилы до 500 мм.

Недостатки

Высокие требования к качеству сырья, кроме того, требуется его сортировка. Трудоемкая эксплуатация.

Выводы

Линии наиболее эффективны при переработке тонкомера диаметром от 10 до 18 см как на небольших, так и на крупных предприятиях.

Заключение

Выбор типа бревнопильного оборудования зависит от задачи, конкретных условий и возможностей потребителя. Здесь универсальных решений не бывает (см. Таблицу 1). Например, для поточного лесопиления производительностью 100–200 кубометров сырья в смену в регионах преобладания тонкомерного пиловочника диаметром до 30 см наиболее эффективны потоки на базе круглопильных или фрезерно+брусующих станков проходного типа с сортировкой пиловочника по диаметрам. Если пиловочник при этом по качеству не идеален или его длина более четырех метров, стоит потратиться на станок с гусеничной подачей. Для обработки пиловочника большего диаметра можно соорудить отдельный небольшой участок на базе кареточного или углового круглопила или ленточного станка.

Глоссарий

Абсолютная цена – цена с учетом стоимости фундамента, монтажа, пусконаладочных работ, комплекта режущего инструмента, заточного оборудования.

Относительная цена – абсолютная цена, приведенная к производительности.

Текущие расходы – расходы на пиление, включая зарплату персонала, амортизацию, расходы на режущий инструмент, запчасти, содержание помещений и т.д., затрачиваемыена выработку 1 кубометра обрезного пиломатериала.