Процессы подготовки пиловочного сырья к обработке

Технология подготовки пиловочного сырья к обработке — это совокупность знаний о способах, методах и средствах осуществления процессов раскроя хлыстов, окорки, сортировки и накопления рассортированных бревен с учетом их рационального раскроя и планирования производства пиломатериалов.
Производственный процесс подготовки сырья к обработке должен обеспечивать высокоэффективную ритмичную работу не только лесопильных цехов, но и цехов камерной сушки, окончательной обработки и пакетирования пиломатериалов при заданных сроках поставки сырья и отгрузки пилопродукции.
До 1960-х годов лесопильные заводы выпускали преимущественно один вид продукции — пиломатериалы. Интенсивное развитие целлюлозно-бумажных, а также плитных производств привело к появлению дополнительного вида продукции лесопиления — технологической щепы. Поскольку содержание коры ухудшает качество щепы или плит, важную роль в технологии подготовки сырья к обработке играет окорка пиловочных бревен.
Лесопильное предприятие начинается со склада сырья, который на современных заводах трансформировался в цех подготовки сырья к обработке. Именно состав его оборудования, характер связей между ним и управление во многом определяют уровень эффективности всего производства пиломатериалов и технологической щепы. Применение здесь современного оборудования для сортировки бревен, оснащенного системами автоматической оптимизации, позволяет сэкономить несколько процентов пиловочного сырья при выполнении планового выпуска пиломатериалов на том же уровне. Осуществление окорки пиловочника на окорочных станках, имеющих системы регулирования прижима короснимателей, при оптимизации режимных параметров позволяют на несколько процентов уменьшить потери древесины при окорке и на десятки процентов, а иногда и в несколько раз увеличить производительность окорочных станков.
В настоящее время могут быть выделены следующие типы процессов подготовки сырья к обработке: с сортировкой бревен в бассейнах перед лесопильными цехами; с сухопутной сортировкой бревен на автоматизированных линиях; с окоркой и сортировкой бревен на комплексных автоматизированных линиях; с раскроем хлыстов на лесопильных предприятиях.
Характерной особенностью лесопиления было поступление древесины сплавом. Сезонность поставки сырья приводила, да и сейчас приводит на заводах, расположенных на берегах рек, к созданию больших межнавигационыых запасов, обеспечивающих работу заводов в зимний период. В летний период часть пиловочника поступает в бассейн перед лесопильным цехом, а другая часть укладывается в межнавигационный запас.
Бассейн перед лесопильным цехом выполняет три функции: сортировку бревен по четным и группам четных диаметров, оттаивание древесины зимой и накопление партий бревен определенных размерных групп (диаметров), обеспечивающих их распиловку без изменения поставов в течение периода работы лесопильных потоков.
Обратим внимание, что на большинстве заводов перед выгрузкой (на акваториях) или в процессе выгрузки производилась предварительная подсортировка пиловочника по группам четных вершинных диаметров, а при необходимости и по породам. Применение при выгрузке бревен и формировании штабелей различных типов кранов вместо элеваторов и бревнотасок позволило выгружать и укладывать в штабеля транспортные пучки бревен, т.е. перейти к пакетному (пучковому) методу поставки сырья на лесопильные предприятия. Однако в этих условиях предварительная подсортировка бревен при выгрузке была практически исключена. Естественно, что при этом в бассейны перед лесопильными цехами стали поступать уже не партии бревен, подсортированные по группам их вершинных диаметров, а практически бревна всего диапазона диаметров. Естественно, что в этих условиях значительно уменьшился объем партий (запуска) бревен, рассортированных по четным и группам четных диаметров в бассейнах перед лесопильными цехами. Это в свою очередь привело к тому, что лесопильные потоки вынуждены были работать, изменяя (переналаживая) поставы несколько раз в течение смены. Перед лесопилыциками возникла проблема: или терять время, переналаживая поставы, рассчитанные на распиловку определенной сортировочной группы бревен (на переналадку каждого постава затрачивается от 10 до 20 мин), или идти на некоторое уменьшение выхода пиломатериалов, распиливая, например, две смежные сортировочные группы бревен одним поставом с дополнительными пилами.
Зачастую это положение усугубляется еще тем, что на старых лесопильных заводах бассейны перед лесопильными цехами были рассчитаны на распиловку тонкомерных бревен вразвал, что позволяло рационально раскраивать бревна этих диаметров при меньшем числе сортировочных двориков в бассейнах. Переход на 100 %-ю брусовку рамного лесопиления, а также применение для переработки тонкомерного пиловочника линии агрегатной переработки бревен (ЛАПБ) и фрезерно-брусующих станков потребовали и более дробной сортировки бревен, а следовательно, и большего числа сортировочных двориков. Все это, а также ряд других причин привели к тому, что в настоящее время только на некоторых, в основном экспортных предприятиях производится сортировка в бассейнах лесопильных цехов на 8...12 сортировочных групп бревен. Подавляющее большинство предприятий распиливает одним поставом с дополнительными пилами до 4...6 четных диаметров бревен, теряя при этом объемный и качественный выход пиломатериалов.
Сортировка бревен по четным и группам четных диаметров в бассейнах перед лесопильными цехами, как правило, производится визуально в основном с точностью ±1 см. Особенности формы бревен (кривизна, закомелистость и др.) практически не учитываются .
Фактическая производительность линии для сортировки бревен (шт. бревен в смену) определяется по формуле

Следует иметь в виду, что правильный выбор сортировочной линии возможен только при расчете ее необходимой производительности именно в штуках (а не кубометрах) сортируемых бревен.
Это объясняется тем, что, например, при фактической производительности 4600 бревен в смену при сортировке на линии бревен со средним диаметром 18 см ее производительность в кубометрах бревен будет в 2 раза меньше, чем при сортировке бревен со средним диаметром 26 см (при равенстве прочих условий). Поэтому при выборе типа и параметров линии для сортировки бревен одним из первоочередных вопросов является определение ее необходимой цикловой производительности (бревен в смену) по следующей формуле

где Qф лп — годовая фактическая производительность лесопильного цеха, м3 бревен в год; Kс бс — коэффициент превышения производительности линии для сортировки бревен по сравнению с производительностью лесопильного цеха. В зависимости от вида поставки сырья на предприятие и других причин Кс = 1,1...1,4. Его большие значения характерны для круглогодовой поставки сырья, меньшие — для сезонной. Большие значения Kc позволяют сократить время накопления оперативных запасов бревен. В установившемся режиме работы процесса Kc = 1,05; qcp — объем бревна среднего диаметра и средней длины, м3; Tг - годовой фонд времени работы линии, смен.
Анализ показывает, что автоматизированные линии для сортировки бревен по уровню максимальной цикловой производительности могут быть подразделены на три основные группы (типы), приведенные в табл. 11.1.

Автоматизированные линии для сортировки бревен на лесопильных предприятиях имеют принципиальные отличия от сортировочных лесотранспортеров, устанавливаемых на лесоперевалочных базах и на нижних складах лесозаготовительных предприятий. Например, скорость подачи сортировочных лесотранспортеров типа ЛТ-86 и ЛT-182, используемых на нижних складах леспромхозов, равна соответственно 48 и 72 м/мин. Казалось бы, что они вполне соответствуют параметрам автоматизированных линий типа I для сортировки бревен на лесопильных заводах (см. табл. 11.1). Однако механизмы сброса бревен на них конструктивно выполняются в зависимости от длины сортимента. Это объясняется тем, что основным сортировочным признаком на нижних складах леспромхозов является длина сортиментов: 4 и 6 м — пиловочник, 2м — балансы и т. д. На лесопильных заводах основным сортировочным признаком является диаметр бревен, а при их сортировке по поставам также сбег, длина, кривизна и другие особенности формы. На нижних складах леспромхозов длина сортимента практически определяет его назначение, а разница в длине доходит до 1 м и более. В этих условиях на сортировочных лесотранспортерах вполне возможна достоверная визуальная сортировка сортиментов по длинам.
В соответствии с ГОСТ 21524—76 «Лесоматериалы. Средства для линейных и объемных измерений. Типы и основные параметры. Технические требования», погрешность измерения объема бревна не должна превышать 3 %. Надежность устройств при времени работы 500 ч по цепи измерения толщины составляет не менее 0,95, по цепи измерения длины — не менее 0,95 и по цепи измерения объема — не менее 0,9.
Цена деления измерительной шкалы и погрешность измерения равна 0,002 м.
Требования к точности измерения диаметров при определении объема бревен и при их сортировке могут отличаться на порядок, т. е. при определении объема бревен, равного, например, 100 м3 и более, точность измерения диаметров может быть 1 см, а при сортировке бревен — 1 мм. Последнее объясняется тем, что при меньшей точности сортировки часть бревен может быть отсортирована в группу, распиливаемую другим поставом с потерей выхода пиломатериалов. Шаг расчета диаметров бревен должен быть равен 1 мм. Естественно, что если приемка пиловочника осуществляется при его прохождении через линию с точностью измерения их диаметров 1 мм, то это только повышает уровень достоверности расчетов.
Следует учитывать, что именно при нерациональном способе приемки пиловочника потери лесопильного предприятия доходят до 10...15 % и более.
Алгоритм расчета процессов подготовки сырья к обработке включает в себя следующие блоки.
1. Определение годовой фактической производительности лесопильного цеха (цехов), м3 бревен в год.
2. Определение системы сортировки бревен с шагом сортировки бревен 5; 10; 20; 40 и 60 мм; с дифференцированным шагом; по оптимальным границам сортировочных групп бревен.
3. Определение характера поставки сырья на предприятие: круглогодовая, сезонная и другого типа.
4. Определение вида перерабатываемого сырья: пиловочные бревна или хлысты. Организация смешанной поставки.
5. Выбор и обоснование структуры процессов окорки, раскроя хлыстов и сортировки бревен: участки для окорки хлыстов; участки для окорки бревен; линии для раскроя хлыстов; линии для сортировки бревен; комплексные линии для окорки, раскроя хлыстов и сортировки бревен; комплексные линии для раскроя хлыстов и сортировки бревен; комплексные линии для окорки и сортировки бревен.
6. Расчет необходимой цикловой производительности оборудования для окорки и сортировки бревен, шт. бревен в смену.
7. Определение типа, скорости подачи, фактической производительности и числа окорочных станков.
8. Расчет фактической производительности оборудования для окорки и сортировки бревен, м3 бревен в смену.
9. Определение оперативного запаса бревен, обеспечивающего синхронную работу системы окорка и сортировка бревен— склад рассортированных бревен—лесопильный цех.
10. Расчет емкости склада рассортированного сырья.
11. Расчет времени накопления оперативного запаса бревен.
12. Расчет страхового запаса бревен перед лесопильным цехом.
13. Определение числа карманов на линии сортировки бревен.
14. Технико-экономическое обоснование принятых решений.