3.2.3.1Способы раскряжевки. Раскряжевкой называют поперечную распиловку хлыстов на отдельные сортименты и сортиментов на более мелкие отрезки стволов (балансы, рудничную стойку и т.Д.).

При раскряжевке стремятся получить максимально возможный выход деловой древесины с минимумом отходов и дров. Это во многом зависит от опыта оператора, технических возможностей раскряжевочного оборудования. Проводятся и специальные научные исследования по рациональному раскрою хлыстов и сортиментов. Большое значение имеет обеспечение качества и точности раскряжевки. Например, требованиями стандартов предусматривается допуск длин отпиливаемых отрезков при раскряжевке хлыстов не более 5 см, при разделке долготья на коротье – ± 2 см.

Характеризуются хлысты, подаваемые на раскряжевку, по диаметру на расстоянии 1,3 м от комля, длине и объему. Характеристикой сортиментов является диаметр в вершине, длина и объем. Указанные параметры хлыстов и сортиментов, как правило, коррелируют между собой, т.е. определенным образом взаимосвязаны (например, чем больше длина или диаметр, тем больше объем).

Раскряжевка может выполняться на лесосеке и на нижнем складе, причем последняя преобладает.

На лесосеке раскряжевку ведут с помощью тех же мотоинструментов, что и валку деревьев, т.е. мотопилами «Дружба-4М», МП-5 «Урал-2» и др. Раскряжевка на лесосеке производится также при использовании многооперационных машин в виде харвестеров или процессоров. Но на лесосеке, даже на лесных верхних складах, не применяют более производительных стационарных раскряжевочных установок, тем более поточных линий.

Основные работы по раскряжевке лесоматериалов выполняются на лесных нижних складах. При раскряжевке хлыстов на сортименты и разделке долготья применяют поштучный и групповой способы.

При поштучном способе каждый хлыст или сортимент раскряжевывают отдельно. При групповом методе раскряжевывается одновременно несколько стволов, при этом после каждого пропила получаются отрезки одинаковой длины.

По способу резания раскряжевка может различаться как распиловка (пилами различных типов) и бесстружечное резание. Последнее используется только в экспериментальных установках, а в производстве применяется только распиловка. Бесстружечное резание, несмотря на простоту устройства, не получило распространения из-за плохого качества разделки, т.к. после прохода ножа на торцах лесоматериалов появляются продольные трещины.

При поштучном способе раскряжевки на установках хлыст может иметь продольное или поперечное перемещение. Способ перемещения древесины оказывает существенное влияние на конструкцию установки, что можно будет видеть в дальнейшем при рассмотрении технических раскряжевочных средств.

При групповой раскряжевке прерывистое продольное движение может иметь либо пачка хлыстов, либо пила.

По методу раскроя, т.е. выбора мест пропила, раскряжевка может выполняться с использованием индивидуального, программного или обезличенного методов раскроя.

При индивидуальном методе раскроя оператор визуально оценивает хлыст, подлежащий раскряжевке, учитывая при этом требования стандарта, сортиментный план или спецификацию продукции, особенности ствола и его пороки. После этого он устанавливает последовательность раскряжевки и длину каждого отпиливаемого отрезка. При этом он одновременно учитывает требования ГОСТа, сортиментный план или сертификацию готовой продукции, а также те скрытые пороки, которые обнаруживаются в результате каждого пропила. Раскряжевочные установки, производящие индивидуальный раскрой, могут иметь дистанционное или полуавтоматическое управление.

Программный метод раскроя отличается от индивидуального тем, что оператор после визуального осмотра ствола, оценки его геометрических размеров и качества, устанавливает программу раскроя. Раскряжевка далее ведется в соответствии с этой программой, причем скрытые пороки здесь учитываться уже не могут. Установка с таким методом раскроя является полуавтоматической. Раскряжевка по программе может выполняться и автоматически. Автоматически выбирается программа в зависимости от геометрических размеров хлыста и автоматически производится раскряжевка.

Чаще всего в автоматическом режиме работают установки при обезличенном методе раскроя. Хлысты раскряжевывают на отрезки постоянной длины, независимо от размеров и качества сырья. Роль оператора сводится к наблюдению за работой установки.

Наибольший выход деловых сортиментов обеспечивается при индивидуальном методе раскроя, однако в сравнении с другими этот метод наименее производителен. Хороший результат можно получить и при программном методе, если производить предварительную сортировку сырья. Почти такой же выход деловой древесины, как и при индивидуальном методе раскроя, можно получить и при программном методе, если проводить дефектоскопию древесины для обнаружения в ней скрытых пороков.

При разделке отсортированного сортиментного долготья можно добиться повышения сортности продукции в случае использования обезличенного метода, который является достаточно производительным методом раскроя. Этот метод можно применять и при раскряжевке хлыстов преимущественно средневозрастных здоровых хвойных древостоев, а также в том случае, если сортименты поступают в лесопильный цех и производится рассортировка пиломатериалов.

Наиболее перспективен метод программного раскроя, достаточно производительный, позволяющий обеспечить получение продукции высокого качества и дающий возможность автоматизации процесса раскряжевки.

3.2.3.2Раскряжевка хлыстов электро- и мотоинструментами. Поскольку на лесных нижних складах имеется централизованное электроснабжение в качестве инструментов для раскряжевки лесоматериалов, чаще используют электро-, чем мотоинструменты.

Электромоторные пилы с асинхронными двигателями ЭПЧ-3 (рис.81) (мощность двигателя 3 кВт), ЭП-50 (мощность двигателя 1,7 кВт), ЭП-К6 (мощность двигателя 1,7 кВт) применяют при раскряжевке хлыстов и обрезке толстых сучьев. В сравнении с бензомоторными пилами электромоторные пилы более просты по конструкции, удобны в эксплуатации, у них небольшая вибрация, при их работе меньше шума, отсутствует загазованность. Указанные электромоторные пилы снабжены пильной цепью, и при наличии консольной пильной шины с их помощью можно раскряжевывать хлысты диаметром в пределах двойной длины шины.

Перед раскряжевкой внимательно осматривают хлыст, чтобы установить наиболее целесообразный выход сортиментов, после чего от комля производят разметку с учетом не только длины отпиливаемого отрезка, но и припуска в соответствии со стандартом. При разметке учитывают пороки древесины, понижающие сортность продукции. Обнаруженные пороки желательно оставлять в одном отрезке и лучше в вершинном, менее ценном. При раскряжевке получают следующие лесоматериалы: из тонких хлыстов и вершинных частей средних и толстых хлыстов – балансы, рудничную стойку; из средних хлыстов и средних частей толстых хлыстов – пиловочные и строительные бревна; из толстомерной древесины – авиационные, резонансные, судостроительные и др. материалы.

При раскряжевке хлыстов на нижних складах бензомоторными пилами используют пилы тех же марок, что и при раскряжевке на лесосеках. Подача хлыстов для них может производиться растаскивателями хлыстов РРУ-10М или РХ-2, при этом особое внимание уделяется обеспечению безопасной работы мотористу и разметчику.

Сменная производительность электро- и мотопил при раскряжевке хлыстов рассчитывается по формуле, типичной для расчетов ее при других видах выполняемых ими работ:

,

где  – время смены;

 – коэффициент использования сменного времени, равный ;

 – коэффициент загрузки пилы, равный ;

 – производительность чистого пиления (для электромоторных пил см²/с, для бензиномоторных пил см²/с);

 – объем хлыста;

 – средняя площадь пропила;

 – число пропилов на одном хлысте.

Реальная производительность при раскряжевке электро- и бензиномоторными пилами составляет от 40 до 120 м³ в смену.

3.2.3.3Раскряжевочные установки с продольным перемещением хлыстов. Принцип действия установок для раскряжевки с продольным перемещением круглых лесоматериалов во многом сходен. Перед каждым резом хлыст или сортиментное долготье перемещается под режущий аппарат на величину отпиливаемого отрезка. В основном производится поштучная подача лесоматериалов, хотя возможна и групповая разделка в случае обработки тонкомерных материалов.

На установках поштучной обработки с продольным перемещением хлыст обычно двигается при помощи продольного цепного и роликового транспортера. В однопильных установках одностороннего действия с прерывистым перемещением хлыст перед каждым пропилом останавливается. По окончании пропила хлыст продвигается на величину, равную длине следующего отпиливаемого отрезка, после чего вновь останавливается и т.д. В установках двустороннего действия одна пила обслуживается два транспортера: на одном происходит пиление, а на другом в это время хлыст продвигается на длину отпиливаемого отрезка. В установках с «плавающей» пилой, транспортер движется непрерывно, а пила, кроме подачи на хлыст, перемещается («плавает») вдоль своей оси в том же направлении и с той же скоростью, что и хлыст. После окончания реза и выхода из пропила пила возвращается в исходное положение. На многопильных установках с продольным перемещением хлыста пилы имеют осевое установочное перемещение, располагаясь в соответствии со схемой раскроя данного хлыста. Пиление всеми пилами происходит одновременно; хлыст во время пиления неподвижен.

В состав раскряжевочной установки с прерывистым продольным перемещением хлыста входят следующие основные элементы: пильный механизм, устройства для продольного перемещения хлыста и удаления отпиливаемых отрезков, системы отмера длин отпиливаемых отрезков, система управления. Пильный механизм в свою очередь состоит из собственно пилы (смонтированной на раме и снабженной приводом) и механизмов подачи пилы и прижима хлыста.

Раскряжевочной установкой управляет оператор с пульта, расположенного в специальной кабине. Система управления должна предусматривать возможность как ручного (дистанционного) управления отдельными элементами и механизмами, так и работу установки в полуавтоматическом режиме. При полуавтоматическом режиме оператор, воздействуя на соответствующие кнопки, рычажки и педали, перед каждым пропилом дает команду на длину отпиливаемого отрезка и на направление его сбрасывания с приемного устройства, все остальные движения подающего транспортера, пилы, прижимов, элементов системы отмера длин, сбрасывателей выполняются автоматически в строгой последовательности, определяемой конструкцией и принятым режимом работы установки.

В качестве режущих инструментов пильных механизмов стационарных раскряжевочных установок применяют круглые или цепные пилы. Круглая пила представляет собой стальной диск с нарезанными по периферии зубьями и отверстием в центре для крепления на пильном валу.

В раскряжевочных установках пильные диски размещены на раме, совершающей качательное или прямолинейное поступательное движение. У балансирных пил (АЦ-1, АЦ-2М, ЦБ-3, ЦБ-4) двигатель установлен на качающейся раме и служит противовесом (рис. 82, а). Наибольшее распространение получили маятниковые пилы с осью качания, находящейся снизу (рис. 82, б). У этих пил двигатель неподвижен и расположен на оси качания рамы пилы; благодаря этому масса движущихся частей значительно снижается по сравнению с балансирными пилами, что содействует улучшению их работы. В отдельных случаях для поперечной распиловки применяют балансирные (ЦКБ-3, ЦКБ-4) или маятниковые (ДО-5, ЦМЭ-3) пилы с подачей снизу вверх (рис. 82, в) и маятниковые пилы (АЦ-3С) с верхней подвеской (рис. 82, г).

Для поперечной распиловки лесоматериалов диаметром больше 0,6 м могут быть использованы двухдисковые пильные механизмы (ЛО-68), так называемые штанговые пилы (рис. 82, д). Пильные диски в этих механизмах расположены на суппортах, перемещаемых по вертикальным штангам. Направление и скорость перемещения обоих суппортов строго одинаковы. Пильные диски должны перекрывать друг друга на величину а = 3…5 мм, поэтому один из них расположен выше другого. Двухдисковые пильные механизмы громоздки, металлоемки и сложны по конструкции. Кроме того, путь подачи у них значительно превышает путь подачи маятниковых или балансирных пил (при одинаковом диаметре пропила).

Комбинированные штангово-маятниковые пильные механизмы (рис. 82, е), сохраняя преимущества штанговой пилы (возможность распиливать лесоматериалы большого диаметра), при диаметре пропила до 0,5…0,6 м работают как обыкновенные маятниковые пилы.

Для раскряжевки хлыстов большого диаметра в качестве режущего инструмента могут быть использованы пильные цепи, широко применяемые на переносных бензиномоторных и электромоторных пилах; здесь они работают со скоростью резания 7,5…11,5 м/с, приводятся в действие от двигателя мощностью 2…4 кВт и дают производительность чистого пиления 40…100 см²/с. Такая производительность пиления для стационарных установок недостаточна. Для доведения производительности чистого пиления до 200…250 см²/с мощность двигателя должна быть увеличена до 7…10 кВт (что на стационарных установках вполне допустимо). При этом скорость резания должна быть доведена до 10…15 м/с.

Увеличение скорости резания обязательно должно сопровождаться принудительной смазкой пильной цепи, для чего на стационарных цепных пилах устанавливают масляные насосы.

Пильная шина стационарной цепной пилы имеет полезную длину 1…1,2 м, что дает возможность распиливать хлысты примерно такого же диаметра. В качестве режущего инструмента стационарных цепных пил применяют пильные цепи, используемые на переносных цепных пилах (ПЦУ-15, ПЦУ-12,7, ПЦУ-10,26; ПЦП-15), или на валочных машинах (например, ПЦУ-20 или ПЦУ-30), дающие более широкий пропил. Последние на стационарных установках предпочтительнее, так как дают возможность иметь толстую, а следовательно, и более жесткую пильную шину.

На лесных складах работает большое число разнообразных раскряжевочных установок с продольным перемещением хлыста. Наибольшее распространение получили раскряжевочные установки ЛО-15С и ПХЛ-3АС.

Полуавтоматическая раскряжевочная установка ЛО-15С (рис. 83) предназначена для раскряжевки хлыстов объемом до 0,5…0,6 м³. Хлысты двухстреловым манипулятором 5, входящим в состав установки, забираются с площадки 2 и поштучно укладываются на подающий двухцепной транспортер 6, приводимый в движение электродвигателем мощностью 15 кВт и имеющим постоянную скорость . Центрирование и прижим хлыста осуществляют роликовым прижимным механизмом, приводимым в действие гидроцилиндром. Пиление производится маятниковой пилой 9 марки АЦ-3С, пильный диск которой имеет диаметр 1,5 м и приводится во вращение электродвигателем мощностью 23 кВт. Пила поднимается и опускается гидроцилиндром и работает с , благодаря чему скорость подачи самоустановливается в зависимости от высоты пропила и твердости древесины. За пилой установлен гладкий приемный лоток 10, с прорезями для выдвижения упоров и двусторонних сбрасывателей. Система отмера длин отпиливаемых отрезков состоит из одиннадцати жестких упоров, связанных с общим механизмом поглощения ударов. Подъем и опускание упоров осуществляется гидроцилиндром. Отпиленные отрезки сбрасывателями сталкиваются с приемного стола вправо или влево на транспортеры 11 или 13 по желанию оператора. Опилки и оторцовки выносятся транспортером 7. По требованию заказчика раскряжевочная установка ЛО-15С может быть снабжена дополнительным блоком 12 (состоящим из трех пил, расположенных в один ряд), установленным с одной стороны от приемного стола. В этом случае вершинная часть хлыста с приемного стола подается на эти пилы и разделывается ими на коротье. На установке ЛО-15С можно одновременно раскряжевывать как один, так и несколько тонкомерных хлыстов; выравнивание комлей производится при их нажиме на выдвинутый оторцовочный упор при отключенной системе автоматического управления. Управляет установкой оператор, находящийся у пульта 14.

Разновидностью ЛО-15С с более простой схемой обработки является установка ПЛХ-ЗАС, которая может раскряжевывать хлысты диаметром до 0,6 м. Для поштучной подачи хлыстов в ней используется установка РХ-2 вместо манипулятора ЛО-13С.

Раскряжевочная установка ЛО-68 предназначена для раскряжевки крупномерных хлыстов (объемом более 0,5 м³). Ее принципиальная схема аналогична установке ЛО-15С, но маятниковый пильный механизм заменен комбинированной штангово-маятниковой пилой (см. рис. 82, е), имеющей два пильных диска диаметром по 1,5 м, каждый из которых приводится в действие электродвигателем мощностью 23 кВт. Подающий транспортер этой установки – двухскоростной; основная скорость равна 1,8 м/с и замедленная 0,9 м/с. Расчетная производительность установки при составляет 30…40 м³/ч.

В установке ЛО-113, применяемой на лесных складах с небольшим годовым грузооборотом (до 70 тыс. м³), для продольной подачи хлыстов вместо подающего транспортера используется длинноходовой гидроцилиндр и каретка с клещевым захватом.

Используются установки и более узкой целенаправленности. В установке ЛО-50А производится раскряжевка шпальных кряжей на чурки длиной 2,75 м. Подача лесоматериалов в ней производится с помощью рольганга, а для отторцовки и раскряжевки используются две цепные пилы. Пилы можно устанавливать с левой или правой стороны рольганга и использовать обе пилы или только одну.

Полуавтоматическая установка АЦ-1 используется для разделки рудостоечного долготья, для чего в ней применяется балансирная пила с пильным диском.

Как уже отмечалось ранее, на нижних складах используются и многооперационные установки типа ЛО-30, где процессу раскряжевки хлыста предшествует процесс очистки ствола дерева от сучьев. Сам процесс раскряжевки здесь аналогичен процессу, выполняемому на специальных раскряжевочных установках.

Производительность раскряжевочных установок с продольной подачей хлыстов рассчитывают по формуле

,

где  – коэффициент технической готовности линии, равный ;

 – коэффициент загрузки линии, равный ;

– объем хлыста.

Время цикла раскряжевки одного хлыста находят, как

,

где  – средняя длина хлыста;

 – средняя скорость продольного перемещения хлыста, равная м/с; (конкретные значения выбирают в зависимости от типа подающего устройства – транспортера, гидроцилиндра с кареткой и т.д.);

 – количество пропилов на один хлыст;

 – продолжительность одного пропила;

 – время сброски отпиленного отрезка;

 – время выбора программы и подачи команды оператором.

Время цикла раскряжевки в зависимости от размеров хлыста колеблется в пределах от 40 до 120 с. Достаточно в значительных пределах колеблется и производительность раскряжевочных установок данного типа – от 80 до 250 м³ в смену.