Группа «Рамщик»

Предмет: «Специальная технология рамщик»

Конспект урока № 13

Назначение и виды сортировочных устройств.

Цели урока: 1) Образовательная: Ознакомление учащихся с назначением и

                           видами сортировочных устройств.

                       2) Воспитательная: Воспитание интереса к техническим

                           предметам через связь с профессией, дисциплинированности.

                       3) Развивающая: Развитие познавательного интереса при

                           обучении, внимания, умение высказывать свою точку зрения,

                           самостоятельности.

Тип занятия: изложение нового материала

Материально-техническое оснащение:

                     - Телевизор.

Наглядные пособия: - Видео материалы: «Разобщители брёвен»;

                                                        «Сортировочное устройство вершина - комель».

Ход урока

1. Организационная часть

       1.1 Визуальный контроль посещаемости.

       1.2 Проверка рабочей одежды и готовности к занятию.

2. Актуализация знаний, полученных ранее

    1. Для чего выполняют сортировочные работы для круглого леса и

        пиломатериалов?

    2. В чём отличие механизированной и автоматизированной сортировки?

    3. Почему при выполнении сортировочных работ отбраковываются материалы

        имеющие кривизну?

    4. Какими методами пользуются при выполнении автоматизированной

        сортировке?

    5. Для чего требуется точный учёт и контроль количества, объёма, породы и

        сортности?

3. Формирование новых знаний.

Назначение и виды сортировочных устройств.

Оборудование

Для сортировки брёвен при распиловке используют специализированные линии. В их состав входят, например:

• Сортировочный транспортёр с гидравлической системой сброса — сбрасывает брёвна в карманы-накопители в одну или обе стороны.
• Карманы-накопители  — для сбора отсортированных по различным параметрам брёвен. Могут быть односторонние — с левой или правой стороны, и двусторонние — напротив друг друга.
• Система управления  — оператор управляет гидросистемой сброса сортировочного транспортёра, которая отправляет брёвна по разным карманам в соответствии с измерениями диаметра, длины, объёма и кривизны.

Некоторые типы сортировочных линий для брёвен:

• Линии с гидравлическими сбрасывателями. Наиболее распространённый тип. К преимуществам относят простоту и долговечность сбрасывающего устройства. К недостаткам — неработоспособность при сильных морозах и трудности со сбросом тонкомера.
• Линии с электромеханическими сбрасывателями бревен. Работают в широком температурном диапазоне. Из недостатков — сложность механизма сброса, наличие конечных выключателей положения сбрасывателей, необходимость периодической регулировки тормоза электродвигателя.
• Линии с пневмосбрасывателями. В настоящее время серийно не производятся. К преимуществам относят простоту конструкции, долговечность, неприхотливость в обслуживании и низкую стоимость. Из недостатков — возможное примерзание пневмораспределителей при отрицательных температурах и особенности конструкции, не позволяющие сделать линию с двухсторонним сбросом.
• Автоматизированные линии сортировки. Оператор задаёт породу и сорт дерева, а сортировка бревен выполняется автоматически благодаря 2D и 3D-сканерам. Приборы контролируют длину, диаметр, объём, сбег и кривизну.
• Облегчённые линии сортировки с переработкой. Такие решения позволяют перерабатывать нестандартные заготовки. Их конструкция отличается меньшей площадью и производительностью, рассчитана на работу с материалами меньшего диаметра.

На выбор типа сортировочного устройства в деревообработке могут влиять следующие факторы:

• Объём производства. Крупные предприятия используют автоматизированные линии, которые увеличивают скорость процесса, производительность и рентабельность предприятия. 
• Параметры сырья. Круглый лес сортируют по разным признакам: диаметру, длине, кривизне и качеству древесины. От толщины круглого леса зависит сфера его использования, способ распиловки и размеры пиломатериалов. 
• Назначение готовой продукции. Для некоторых процессов дальнейшей глубокой обработки требуются специальные параметры сортировки. 
• Условия работы. Некоторые типы сортировочных линий имеют свои особенности: например, линии с гидравлическими сбрасывателями не работают при сильных морозах, а линии с пневмосбрасывателями могут испытывать проблемы при отрицательных температурах. 
• Стоимость. Цена сортировочного устройства зависит от производителя и особенностей деталей, из которых собрана линия. 

Таким образом, выбор типа сортировочного устройства должен осуществляться с учётом конкретных требований и условий производства.

 Состав сортировочных работ при распиловке брёвен включает приём, оценку качества, определение пород древесины, обнаружение металлических включений, измерение по длине, кривизне и диаметру, а также последующую сортировку по критериям круглого леса. 

Некоторые этапы процесса:

• Сортировка по длине. Оборудование для сортировки отбирает брёвна различной длины, что важно для лесоматериалов, укладываемых штабелями.
• Сортировка по диаметру. Для измерения используют сканер, который устанавливается на транспортере по ходу движения брёвен и измеряет толщину между боковыми поверхностями с противоположных сторон кругляка.
• Сортировка по кривизне. Бревно проходит через линейки измерителя, который автоматически определяет его кривизну, диаметр и длину.
• Сортировка по качеству. С учётом пороков, которым подвержена древесина, лес делят на сорта.

В зависимости от способа выделяют механическую и автоматизированную сортировку. 

Сортировка брёвен позволяет определить, какой круглый лес подходит для изготовления тех или иных изделий, и отбраковать некачественное сырьё. 

Методы

Выделяют механическую и автоматизированную сортировку. Раньше брёвна осматривали визуально и измеряли вручную, но при больших объёмах производства используют автоматические линии. 

Некоторые особенности автоматической сортировки:

• Использование сканеров — измерительных приборов, которые точно измеряют параметры брёвен. Сканер устанавливается на транспортёре по ходу движения брёвен и измеряет толщину между боковыми поверхностями с противоположных сторон кругляка.
• Настройка программы — оператор настраивает программу так, чтобы каждое бревно автоматически попадало в соответствующий ему накопитель по параметрам кривизны.

Сортировка бревен

Сортировка — одна из необходимых операций подготовки пиловочного сырья к распиловке. Бревна сортируют (распределяют на группы) но породам, диаметрам, длине и качеству. На лесопильнодеревообрабатывающие предприятия целесообразно поставлять сырье одной породы или рассортированное по породам (на сплавных рейдах лесозаготовительных предприятий). Для обеспечения нормативных выходов пиломатериалов требуется сортировать пиловочное сырье по каждому четному диаметру. Крупномерные бревна, если их количество в партии не превышает 3 %, допускается сортировать по два четных диаметра в группу. При сортировке бревен по длинам обеспечивается формирование устойчивых штабелей с высоким коэффициентом полнодревесности. По качеству бревна в настоящее время не сортируют, однако при распиловке сортированных на качественные группы бревен обеспечивается значительный экономический эффект.

Сортировку сырья можно последовательно осуществлять на продольных лесотранспортерах при подаче сырья к штабелям или на распиловку (предварительную на 3...4 группы) и в открытом бассейне перед лесопильным цехом (окончательную) или только в открытом бассейне. На воде вследствие плавучести древесины легче, чем на суше, перемещать, разворачивать, сортировать бревна. Однако и в этом случае сортировка бревен является весьма тяжелой и трудоемкой работой, полностью механизировать которую не представляется возможным. Кроме того, на воде нельзя обеспечить необходимую точность сортировки. Большие возможности для интенсификации сортировки сырья обеспечиваются при выполнении ее на суше.

Для механизации и автоматизации работ по сортировке сырья на суше создано специальное оборудование. На рис. 1.9 приведена схема одной из автоматизированных линий для сортировки бревен, управляют которой с пульта 5. Пачка бревен подается на разборщик 1, на котором с помощью стрелового манипулятора 11 поправляются отдельные бревна, а те, которые не подлежат распиловке, удаляются на накопитель 10. С помощью механизма загрузки 2, на котором создается запас бревен перед сортировкой, бревна поштучно подаются на приемный конвейер 3, где оператор визуально оценивает их качество, а приборы 4 фиксируют диаметр и длину. После этого в системе управления 6 в зависимости от диаметра и качества бревен формируется команда, по которой на сортировочном конвейере 9 с комплектом сбрасывателей 8 бревна автоматически распределяются по накопителям 7. Из накопителей сортировочной линии пачки сортированных бревен могут забираться и передаваться на участки дальнейшей обработки или складирования в штабеля с помощью козловых или башенных кранов, а также колесных погрузчиков. Колесные погрузчики являются очень маневренными подъемнотранспортными машинами, которые используются не только для транспортирования сортированных бревен, но и для формирования и разборки штабелей небольшой высоты (до 4 м).

Рис. 1.9. Схема сортировочного конвейера для бревен: 1 —разборщик пачек бревен; 2 —механизм загрузки; 3 — приемный конвейер; 4 - измеритель размеров бревен; 5 - пульт управления; 6- система управления и учета; 7 — накопители сортированных бревен; 8 - двусторонние сбрасыватели бревен; 9 - сортировочный конвейер; 10- накопители для крупных бревен; 11 - стреловой манипулятор.

Сортировочный лесотранспортер БС-60 предназначен для размерно-качественной сортировки бревен по диаметрам и трем группам качества. В этой линии предусматривается также операция по отделению бревен с металлическими включениями. Лесотранспортер может работать в частично или полностью автоматизированном режиме. В частично автоматизированном режиме работы лесотранспортера контролер качества измеряет диаметры бревен и визуально оценивает качество, а оператор адресует бревна по накопителям. В другом исполнении лесотранспортера диаметры бревен замеряются автоматически, а качество - оператором. В полностью автоматическом режиме этот лесотранспортер работает без определения качества. Сортировочный лесотранспортер БС-60 имеет 25 накопителей.

Сухопутная сортировка бревен может выполняться до укладки бревен в штабеля на хранение или перед подачей в лесопильный цех на распиловку. В последнем случае бревна сортировочных групп, которые не подаются в текущую распиловку, из накопителей сортировочных линий укладываются в операционный запас.

Для круглого леса

Сортировка круглого леса — это необходимо и выгодно

Сортировка круглого леса — процесс, важный для любого лесопильного предприятия средней и высокой мощности. Она позволяет решить множество задач и проблем: автоматизировать процесс учёта входящего сырья, с высокой точностью определить объём и качество сырья, разделить его на группы по диаметрам, породам и качеству, повысить полезный выход лесопильной линии и свести к минимуму количество отходов и брака, интегрировать данные для лесопильной линии для оптимизации раскроя кругляка, оптимизировать количество персонала и рабочей техники, снизив затраты на ГСМ и обслуживание.

При этом линия сортировки круглого леса может занимать достаточно большие площади, и это всегда следует иметь в виду при проектировании завода. Например, линия сортировки на 20 карманов (двухсторонняя 10+10) для 6-метровых брёвен в длину занимает около 105 м.

Виды:

• Автоматические сортировочные линии. Включают накопитель и гидравлический разобщитель брёвен с системой карманов и сбрасывателей. Внешний вид — цепной транспортер, приводящий брёвна в движение и направляющий их в сортировочные карманы. 
• Сканеры. Измеряют диаметр, длину, плотность, определяют скрытые дефекты. Данные передаются в автоматическую систему управления для распределения. Существует три основных вида сканеров:

• 1D — сканирование в одной плоскости, не учитывает кривизну и овальность бревна. 
• 2D — сканирование в двух плоскостях, даёт погрешность меньше, чем в 1D, так как сканер видит овальность бревна. 
• 3D — сканирование в трёх плоскостях, позволяет создать 3D-модель бревна без учёта коры и получить максимально точные параметры.  

Для пиломатериалов

Назначение:

• распределить пиломатериалы по группам, объединяющим породу, качество, размеры (толщина, ширина, длина), степень обработки (обрезные, необрезные) и назначение. 

Виды:

• Автоматические линии сортировки сухих и влажных пиломатериалов. Служат для распределения пиломатериалов по группам. В линии могут быть:

• Сортировочные вертикальные карманы — как правило, оснащаются устройствами мягкого приёма доски, по мере заполнения опускаются вниз при помощи гидравлического или ременного привода.
• Расштабелер — устройство разборки сушильных или плотных пакетов пиломатериала с автоматическим сбором сушильных прокладок.
• Комбинированные линии — обеспечивают обработку как сырых, так и сухих пиломатериалов: в часы работы лесопильной линии сортируются сырые доски, в ночную смену — сухие.

Некоторые преимущества линий сортировки сырых пиломатериалов:

• Точный учёт и контроль количества, объёма, породы и сортности поступившего круглого лесоматериала. Это позволяет прогнозировать и планировать работу предприятия.
• Повышение эффективности работы лесопильного производства благодаря организованному складу пиловочника, разложенному в штабеля по сорту, породе, диаметру.
• Повышение качества выхода пиломатериалов. При распиловке сортированного пиловочника более чётко и качественно оптимизируется состав пил в лесопильной линии.
• Повышение производительности лесопильной линии при пилении бревен одного диаметра.
• Возможность исключения разворотного устройства из оборудования подачи бревен в цех благодаря сортировке по признаку комель/вершина.
• Предотвращение аварийных остановок лесопильной линии благодаря отбраковке дефектных, кривых, треснувших бревен, а также бревен с металлическими включениями.

На российском рынке представлено достаточно много предложений, в том числе европейских б/у линий. Как не запутаться во всём их многообразии и сделать правильный выбор? Чтобы подобрать линию сортировки для конкретного производства, необходимо выполнить комплексный анализ критериев, по которым должна осуществляться сортировка: диаметр и длина брёвен (минимальный и максимальный), их кривизна, сортность, шаг сортировки (0,5-2 см), количество карманов, желаемая производительность (м3 в смену, месяц, год), объём загрузочного накопительного стола (эстакады), температурный режим, принцип работы сбрасывателей (гидравлика или электромеханика).

Крайне важно уделить особое внимание сканеру и системе автоматики линии. Существует три основных вида сканеров. Самый простой, бюджетный и, следовательно, распространённый — 1D, сканирование в одной плоскости. Он может давать невысокую погрешность при измерении, поскольку не учитывает кривизну и овальность бревна.

2D — сканирование в двух плоскостях, даёт погрешность меньше, чем в 1D, так как сканер видит овальность бревна. Самый дорогой и эффективный вариант — сканирование в трёх плоскостях, которое позволяет создать 3D-модель бревна без учёта коры и получить максимально точные параметры. В дальнейшем эта 3D-модель может быть интегрирована в лесопильную линию для оптимизации раскроя.

Состав самой простой линии сортировки включает загрузочную эстакаду, приёмную бревнотаску, измерительный модуль (сканер), продольную бревнотаску со сбрасывателями, накопительные карманы и операторскую кабину. Дополнительно в неё можно интегрировать металлодетектор, окорочный станок, раскряжёвочное оборудование и устройство разворота брёвен.

Экономический эффект. Итого при односменной работе в год 144 600 руб. х 250 дней = 36 150 000 руб. экономии в год.
Таким образом, окупаемость линии составляет менее 1 года, а при работе в 2 смены — менее 6 месяцев.

Учитывая последние события, связанные с внешнеэкономическими ограничениями со стороны «недружественных» стран и отказом многих европейских поставщиков от работы с российским рынком, крайне актуален вопрос импортозамещения для обеспечения безопасности и бесперебойности работы лесного кластера. Это важный импульс в развитии отечественного станкостроения.

Механизация типичных процессов

Типичными процессами для работы пилорамы являются выбор и загрузка бревна, начало автоматизированной подачи в зону резания, приемка и выгрузка пакета полуфабрикатов. Выгрузка иногда сопровождается распределением полученных продуктов переработки между последующими технологическими направлениями. Выбор заготовки может осуществляться путем сортировки сырья на месте его складирования с последующей подачей к месту загрузки пилорамы. Это наиболее распространенный способ, при котором бревна одного типоразмера предварительно помещаются в соответствующий накопитель и в определенный момент направляются в цех для переработки.

Традиционно укладку бревна на поддерживающие тележки обслуживающий персонал осуществляет с помощью грузоподъемного устройства - крана или тельфера. Так как фиксация груза происходит тросом или захватом, то поворот заготовки во время установки практически невозможен, ограничивает возможности оптимизированного раскроя, на что указывалось характеристике вариантов маршрутных технологий на основе рамных пил.

Исправить ситуацию поможет вспомогательный модуль в виде промежуточного лотка с механизмом поворота (Рис. 18).  Механизм поворота: 1 – валец;  2 – лоток;   3 – бревно в состоянии вращения. 

     Включив его в состав прогрессивной платформы, пользователь решает задачу оптимальной ориентации бревна (при условии, что она не изменяется во время переустановки на поддерживающие тележки). Кроме того,  в момент нахождения бревна на лотке – призме правильной геометрической формы – оператор точнее оценивает степень искривления заготовки.

     Вальцы (рис. 18, поз. 1) выдвигаются из лотка (рис.18, поз 2), несколько приподнимая бревно для уверенного контакта с ним. Затем по команде оператора включается вращение вальцов (рис 18, поз 1) до тех пор, пока заготовка не займёт требуемое положение относительно пил. В завершение подготовительной операции вальцы опускаются под лоток (рис. 18, поз. 2). В итоге бревно в новом положении на лотке готово для подачи в пилораму.

     Привод подъёма и вращения вальцов (рис 18, поз 1) желательно сделать гидравлическим, т.к. исполнительные  устройства в этом случае не займут много места при значительных нагрузках. Кроме того, при отрицательных температурах гидросистема работает более устойчиво, а у наладчика есть способ регулировки ее быстродействия с использованием различных дросселей.

        Предложенная конструкция имеет характер общей концепции и не предназначена для точного копирования. Возможно, с учетом конкретных  условий эксплуатации представится возможность включить поворотное устройство непосредственно в зону загрузки или захватный манипулятор. Подобные системы встречаются в призматических направляющих в бревнопильных комплексах, в мобильной заготовительной технике, когда ствол дерева захватывается, перемещается и делится с помощью исполнительного многофункционального модуля, закрепленного на выдвижной стреле.

      Лоток с механизмом поворота (рис. 18) играет роль буфера, имитирующего разделительную линию между зонами ручного и механизированного управления производственным процессом. Речь идет об организации своевременной подачи бревен к месту, которое расположено в непосредственной близости к поддерживающим тележкам пилорамы так чтобы при этом гарантировалась безопасность рабочих на этом участке.

       Если цех имеет разветвленную структуру (рис. 21), участок сортировки становится эффективным механизмом оперативного управления. Так, при делении бревна на полубрус и две необрезные доски, полубрус направляется по основному потоку к многопильному станку (рис. 21, поз. 2), а доска — к кромкообрезному (рис. 21, поз. 3). С переходом на иную схему раскроя, например, не предусматривающую получения полубруса, сортировщик блокирует основную транспортную ветвь и переводит все доски  на участок кромкообрезных станков, этом прогрессивная платформа не существенной переналадки, а управление  осуществляется посредством механических  элементов потока — флажков с при выдвижения и роликов со спиралевидным профилем.  

       Предложенная компоновка участков приему и распределению продуктов работки древесины носит условный характер. Для создания реально действующего лесопильного комплекса со всей прилегающей  инфраструктурой необходима привязка к конкретному плану цеха на основании учета конструктивных особенностей деревообрабатывающего оборудования.

Рис. 21. Цех с разветвлённой структурой: 1 – пилорама первого ряда;  

               2 – многопильный станок; 3 – кромкообрезной станок; рольганги с

               функцией  поперечного сброса;   4 – готовый пиломатериал.

Организация транспортных потоков

     Модернизация действующей системы внутрицехового транспорта дает ощутимый прирост производительности любого лесоперерабатывающего предприятия. Автоматическая сортировка, разделение потоков, штабелирование решительно вытесняют примитивные ручные операции. Сегодня выбор опций технических решений в сфере перемещения и позиционирования заготовок из древесины столь широк, что невыполнимых задач практически нет.

      Комбинация базовых компонентов транспортных систем и специальных устройств позволяет достигать автоматизации процессов до того, как транспортная система в целом обретет централизованное управление. Ярким примером такого объединения служит приводной рольганг-распределитель (рис. 10)

                                 Пример объединения

         В основу устройства положен уже известный принцип работы рольганга с функцией одностороннего сбрасывания. В данном случае каждый ролик состоит из трех участков. Средний участок — гладкий, а на крайних навиты выступы спиралевидной формы. Навивка выступов (рис. 10) с разным направлением выполнена так, чтобы объекты, находящиеся на крайних участках ролика, после торможения сбрасывались каждый на свою сторону.

          Здесь нет выдвижных флажков, останавливающих продольное движение (например горбыля). Их функцию постоянно выполняют загибы на пластинах, расположенных над рольгангом. Эти пластины разделяют поток изделий из древесины, как только он входит на рольганг-распределитель.

           В конструкции предусматривается поперечное перемещение и фиксация пластин в трех-четырех местах. Корректировка положения требуется для настройки заданного расстояния между ними, однако оно ограничено из-за фиксированной ширины функциональных участков ролика. Усовершенствованные модели позволяют синхронно перемещать опорные точки пластин, что исключает их перекос и упрощает наладку.

       Рольганги-распределители хорошо зарекомендовали себя в составе бревнопильных комплексов проходного типа с вертикальной компоновкой инструмента. Пластины, исполняющие роль разобщителей потока, являются в них конструктивным продолжением  расклинивающих  ножей; их соударение с брусом или горбылем на входе исключаются.

      В результате три части — два горбыля и полубрус (лафет), получаемые в результате продольного распиливания бревна, - одновременно попадают на такой рольганграспределитель (рис. 10), но в разные его зоны. Средняя часть  без остановок перемещается гладкими участками роликов в продольном направлении, а боковые горбыли сбрасываются профильными участками роликов на стороны,  как только соприкоснутся с загибами пластин. Дальнейшая судьба полуфабриката зависит от технологии производства. Один из вариантов: оба горбыля поперечным транспортёром доставляются на параллельную линию по их переработке, а полубрус без изменения траектории перемещается на многопильный станок.

     Как и все рольганги, распределители данного типа неприхотливы в эксплуатации, не требуют датчиков и контролёров, детали их износостойки и редко выходят из строя.

     Этим объясняется тот факт, что на сегодня рольганги занимают лидирующие позиции в статистике использования механизации в лесопромышленной отрасли.

4. Проверка усвоения нового материала:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

    1. Для чего выполняют сортировку брёвен?

    2. Виды сортировочных устройств?

    3. Для чего используют дозирующие устройства для подачи брёвен к

        лесопильной раме?

    4. Для чего применяют рольганги?

    5. Техника безопасности при проведении сортировочных работ?

5. Оценивание работы.

           Учитель: Подведем итоги. Чему мы сегодня научились? Оценки за урок.

6. Домашнее задание:  - Повторить изученный материал.

7. Уборка рабочих мест. (сдать тетради).