Автоматизация

На современных механизированных лесопильных предприятиях отдельные узлы сравнительно легко и надежно поддаются автоматизации. Так, по некоторым данным,  из 4 станочных и 44 транспортных производственно-технологических операций механизированного рамного лесопильного цеха 22 операции являются автоматическими, 15 -  механизированными и 11 - ручными. Примером автоматических являются транспортно-переместительные операции между рамами первого и второго рядов при брусовочном способе распиловки.

Наибольший эффект может дать комплексная автоматизация производственного процесса лесопиления. В мировой технике имеется ряд удачных решений автоматизированных лесопильных предприятий; степень автоматизации в некоторых из них по всему производственному процессу доводится до 85% (ленточно-пильный завод фирмы Латчер энд Мур, США).

Производственно-технологический процесс автоматизированного лесопильного завода не должен быть сложным. Это требование ведет к строгой специализации заводов. Специализация касается, например, сравнительно небольшого числа сортиментов продукции (в отношении размеров, видов обработки). Как правило, чем выше степень автоматизации, тем специализированнее предприятие. Кроме того, автоматизация не должна ухудшать качества древесины (особенно идущей на основную продукцию), должна значительно повышать производительность труда, не требовать чрезмерно больших затрат, давать быструю окупаемость. Автоматизация должна также обладать высокой степенью надежности и быть технически легко осуществимой.

Наибольший интерес в области комплексной автоматизации лесопильного производства представляет проект, разработанный фирмой Чер (Швеция). Впервые в мировой технике лесопиления в нем предлагается автоматический раскрой пиловочных бревен по наивыгоднейшим схемам раскроя с автоматическим учетом качества, размеров и формы каждого отдельного бревна. Качество сырья определяется автоматически при прохождении бревен по конвейеру специальной рентгеноустановкой, при помощи которой вскрываются все крупные внутренние пороки; данные о качестве каждого бревна передаются в Центральную автоматическую расчетно-операционную станцию (ЦАРОС). Перед распиловкой на конвейере автоматически, электронно-лучевым способом, определяются размеры каждого бревна с учетом сбега, данные о чем передаются в ЦАРОС, где специальное счетно-решающее устройство определяет наивыгоднейшую схему (программу) раскроя каждого бревна и выдает команды на индивидуальную для каждого бревна установку пил.

В качестве головных станков применяются установленные попарно ленточно-пильные станки с подачей бревен транспортером, проходящим между пилами. Таким образом, каждый ленточно-пильный агрегат дает два симметричных пропила с любыми расстояниями между ними. Для получения большего числа пропилов на одной продольной оси поточной линии устанавливается последовательно несколько таких парных агрегатов, с расстоянием по длине линии между ними не менее длины бревна.

Так, в одном варианте подобного завода с распиловкой вразвал предполагается установить четыре пары ленточно-пильных станков. За ними устанавливается делительный ленточно-пильный станок для разделения толстой сердцевинной доски на две и для разделки горбылей. В другом варианте завода предусматривается распиловка с брусовкой и устанавливают только две пары ленточно-пильных головных станков с возможностью возврата бруса для производства большого числа пропилов.

Весь производственный процесс построен следующим образом. Пиловочные бревна подаются в нижний этаж лесопильного цеха на поперечный цепной транспортер без какой-либо сортировки, передаются на систему продольных транспортеров, образующих поточную линию подготовки сырья к распиловке. На этой линии бревна последовательно проходят окорку, металлоискатель, рентгеноустановку, устройство для замера бревен. Затем поперечным транспортером бревна поднимаются в верхний этаж на устройство для подачи на указанные ленточно-пильные агрегаты, в которых пилы уже расставлены по ширине постава в соответствии с программой раскроя, переданной из ЦАРОС. В дальнейшем полученные пиломатериалы частично или полностью торцуются на проходном торцовочном устройстве и рассортировываются на автоматическом сортировочном устройстве; отсортированные доски поступают на пакетоформировочную машину, где укладываются в пакеты на рейках, пригодные для камерной, либо атмосферной сушки.

Предполагается, что на таком предприятии может быть получен наивысший возможный выход основной продукции - досок высокого качества (сорта), высокая производительность труда. Высокие качественные показатели вместе с отсутствием сортировки и необязательностью большого склада сырья определяют экономическую выгодность применения увеличенного числа станков и сравнительно сложных средств автоматизации.

Несколько автоматизированных лесопильных предприятий на базе мощных ленточно-пильных станков с одной пилой и подачей бревен сложными высокомеханизированными тележками создано в США и Канаде. Так, в указанном выше предприятии Латчер энд Мур имеется комплексная автоматизация по всему производственному процессу, начиная со склада сырья и кончая отгрузкой продукции; автоматизацией охвачена также камерная сушка всех пиломатериалов, их сортировка, строгание - калибровка, в общем как указывалось, 85% всех производственных операций (за исключением экономически невыгодных).

Производительность труда повысилась в 4,4 раза по сравнению с обычными заводами. Установлено, что стоимость оборудования и приборов для автоматизации составила более половины стоимости всего завода. На указанном заводе управление производится операторами, ведающими группой станков, определение качества древесины на всех участках - визуальное. Из особенностей технологии обращает на себя внимание - сушка всех досок в необрезном, но оторцованном виде, а также раскрой по ширине и обрезка досок после сушки. Применение двустороннего строгания - калибровки не требует какой-либо подсортировки досок, создания буферных складов и сохраняет непрерывность процесса, построенного целиком на проходном методе.

Значительно труднее автоматизировать лесопильные предприятия с лесопильными рамами. До настоящего времени нет рамных заводов с той высокой степенью автоматизации, которая достигнута на предприятиях с ленточно-пильными станками.

В нескольких странах, в том числе у нас разработана агрегатная распиловка с предварительной фигурной, в соответствии с поставами вразвал, фрезеровкой бревен. Затем, батарея круглых пил производит пропилы в соответствии с плоскостями фигурного бруса. Фрезерное и пильное устройство объединены в одном агрегате, в результате чего технологический процесс лесопиления значительно упрощен. Получающаяся при фрезеровании стружка (щепа) предназначается в качестве технологического сырья для целлюлозного производства.

Технологическая схема способствует потере значительной части древесины в щепу, вместо возможного получения при рациональном раскрое (например, брусовочным способом) нескольких дополнительных процентов досок высокого качества; необходима тщательная подсортировка пиловочного сырья: с точностью до 1 см по диаметрам, по форме - с исключением кривых, закомелистых бревен и всей группы толстых бревен, свыше 24 см. Все указанное свидетельствует о сложности и трудности в производственных условиях осуществления подобной технологической схемы. По существу производство основной продукции - ценных пиломатериалов - уменьшено за счет производства более дешевой технологической щепы, что противоречит рациональной технологии и экономике.

Метод расчета количества станков и транспортных механизмов в поточных линиях. Общий метод расчета количества последующих станков в зависимости от производительности головных станков заключается в следующем: определяется максимальная производительность предыдущего станка или их группы А, нормальная производительность данного станка В; количество необходимых станков определится следующим образом:

m' = A/B

Максимальная производительность станков определяется либо принятием возможных максимальных значений всех расчетных величин, либо введением в расчет коэффициента неравномерности, который может быть принят 1,1 - 1,25. Максимальная производительность предыдущего станка берется с той целью, чтобы обеспечить уборку всего материала, поступающего на данный станок, и этим гарантировать бесперебойную работу потока. Указанный метод подсчета может производиться в зависимости от местных условий (построения технологического процесса, различных типов станков и т.д.) по отношению ко всему заводу или по отношению к каждому потоку отдельно.

Количество станков, определенное расчетом, необходимо округлять до целого числа - принятого количества станков. Округление, как правило, происходит в большую сторону; только в тех случаях, когда дробь превышает целое число на незначительную величину, можно округлять в меньшую сторону. При округлении числа станков меняется их нормальная загрузка. Указанное изменение характеризуется коэффициентом загрузки станка а, представляющим отношение необходимого числа станков:

a = m'/m

В лесопильных цехах действует много непрерывных транспортеров, доставляющих материалы и полуфабрикаты от станка к станку или к другим транспортерам. Обычно транспортеры входят в систему непрерывного производственного потока данного цеха и являются звеньями этого потока, подчиняясь его ритму и скоростям; при этом транспортеры не должны задерживать бесперебойную работу предыдущих и последующих звеньев. Отсюда следует, что скорость транспортеров должна быть больше скорости поступления на них материалов. Транспортеры выполняют только вспомогательную работу и поэтому своими скоростями не увеличивают средней скорости потока, всецело определяемой скоростями станков. Разница в скоростях транспортеров возможна благодаря устройству небольших буферных площадок в соответствующих звеньях потока. Соотношение в скоростях соседних звеньев зависит от характера их работы. Таким образом, метод расчета скоростей транспортеров можно представить в таком виде.

Необходимая скорость транспортера

v = u * K

где:

• u - скорость поступления материала на транспортер, или скорость подачи, соответствующая наибольшей производительности станка;
• K - коэффициент ускорения работы транспортера.

Коэффициент К зависит от режима работы станка, обслуживаемого данным транспортером. Так, для обрезного станка этот коэффициент может быть принят 1,2-1,3; для сортировочных площадок 1,2; для бревнотасок, работа которых имеет пульсирующий характер, 2-4 и т. д.

Когда отдельные станки потока работают с периодическими остановками, а материал к ним поступает непрерывно и равномерно, транспортерам после таких станков необходимо придать значительно большие скорости по сравнению со скоростями поступления материалов; в противном случае будут вынужденные простои станков.