3.2.2Очистка стволов от сучьев

3.2.2.1Общие сведения и характеристика способов очистки стволов от сучьев. Очистка стволов от сучьев является одной из трудоемких операций по первичной обработке древесины. Еще в значительных, объемах она производится на лесосеке, т.к. преобладает при лесозаготовках вывозка древесины на нижний склад в виде хлыстов. На лесосеке преимущественно сучья с поваленных деревьев обрезают с помощью ручного мотоинструмента, используя бензопилы «Тайга-214»,»Крона-202», а для обрезки более толстых сучьев также бензопилы «Дружба-4М» и МП-5 «Урал-2». Машинизация лесосечных работ позволила использовать сучкорезные машины ЛП-30Б, ЛП-33А и ЛП-51.

Однако более благоприятные условия для очистки деревьев от сучьев можно создать на нижнем складе, где доставляемая древесина концентрируется и можно создать более благоприятные условия для работы и возможно применение промышленных методов. Все это позволяет ускорить процесс очистки от сучьев, а значит повысить производительность труда с одновременным улучшением качества обработки древесины.

Следует также отметить, что перенос процесса очистки стволов от сучьев на нижний склад предопределил условия для широкого внедрения полуавтоматических сучкорезных линий, в том числе с совмещением нескольких процессов обработки: обрезки сучьев, раскряжевки, окорки и сортировки. Доставка деревьев на нижний склад позволила более эффективно использовать отходы обработки стволов.

Таким образом, практика вывозки деревьев на нижний склад для их полной обработки является перспективной и она заслуживает более широкого внедрения.

Можно выделить два способа очистки деревьев от сучьев, применяемых на нижних складах: поштучный и групповой. Может также использоваться комбинированный способ, когда после, например, групповой, более грубой очистки, производится зачистка стволов поштучно.

На выбор способа очистки стволов от сучьев влияет ряд таких факторов, как грузооборот нижнего склада, породный состав древостоя, размеры деревьев и их объемы, сбежистость, кривизна и форма ствола, размеры и количество сучьев на стволе, степень переработки и использования сучьев.

3.2.2.2Технические средства для очистки стволов от сучьев. В соответствии с требованиями стандарта сучки на круглых лесоматериалах должны быть зачищены заподлицо с поверхностью ствола. Эта операция может быть произведена за один прием (одностадийная обрезка сучьев), причем сучки срезают заподлицо со всего ствола за один проход дерева через сучкорезную установку. Возможна и двухстадийная очистка: деревья пропускают сначала через сучкорезную установку, на которой производится грубое отделение сучьев (остаются несрезанные части сучьев высотой до 20 мм), после чего хлысты раскряжевывают. На сортиментах, поступающих в дальнейшую переработку на этом же складе (производство щепы, выпиловка шпал, иногда лесопиление), доочистки сучьев может не быть; на сортиментах же, отгружаемых с нижнего склада в круглом виде (баланс, рудничная стойка, строительные бревна и т. п.), должна производиться зачистка сучьев, которую выполняют вручную, либо на окорочных станках, снабженных ножами для зачистки сучковых остатков. К наиболее простым техническим средствам, применяемым на нижних складах для обрезки сучьев, относятся бензомоторные и ручные электромоторные инструменты. Применяют их на нижних складах с небольшим грузооборотом. Могут их применять на складах и с большим грузооборотом, когда сучья недостаточно хорошо срезаются сучкорезными машинами и установками и с помощью ручных мото- и электропил осуществляется доочистка сучков. Поскольку на нижних складах имеется централизованная система энергоснабжения, то там нашли применение электромоторные пилы с круглым пильным диском РЭС-2 и с цепным пильным аппаратом РЭС-6. С помощью РЭС-2 можно срезать сучья диаметром до 12 см, а с помощью РЭС-6 – до 15 см.

Следует отметить, что хотя электросучкорезки облегчают труд рабочего, значительного повышения производительности труда они не обеспечивают по сравнению с обрубкой сучьев топором. Объясняется это тем, что при срезании электросучкорезкой, как и при обрубке сучьев топором, рабочий удаляет каждый сучок, перемещаясь вдоль всего дерева.

Бензомоторные сучкорезки типа БС-1 и легкие бензомоторные пилы применяют в тех же условиях, что и электросучкорезки.

Методика определения производительности ручных сучкорезок приводилась ранее для условий работы лесосеки (формула (54)). Для условий работы нижнего склада нужно брать белее высокий коэффициент использования рабочего времени смены . Реальная производительность ручного инструмента при обрезке сучьев на нижних складах в 1,5…2 раза выше, чем на лесосеке и составляет 40…80 м³ в смену в зависимости от среднего объема хлыста, породы к крупности сучьев.

Иногда на лесных нижних складах находят применение передвижные сучкорезные машины, которые используют на лесосеке (ЛП-30Б и др.). Их целесообразно использовать в первую очередь на приречных нижних складах с растянутым фронтом разгрузки.

В основном более эффективно на нижних складах работают стационарные сучкорезные установки, как правило, устанавливаемые в поточные линии с другим технологическим оборудованием, выполняющим последующие операции после обрезки сучьев.

В сучкорезных установках для поштучной обработки каждое дерево, очищаемое от сучьев, проходит сквозь режущее устройство. Основными узлами таких установок являются режущий, протаскивающий и питающий (загрузочный) механизмы, а также система управления.

Наиболее просты и надежны режущие механизмы, снабженные жесткими ножами, производящими бесстружечное резание. У режущего механизма (рис. 77, а) с двумя последовательно установленными ножевыми головками 1 и 2 первая имеет два ножа 4 серповидной формы, а вторая – два u-образных ножа 5. Ножи, расположенные в разных плоскостях, прикреплены к ползунам, которые могут разводиться (дерево в режущие головки закладывается сверху) и сводиться, охватывая ствол. Дерево 3 специальным устройством протаскивается комлем вперед сквозь сведенные ножи, которые все время прижимаются к поверхности ствола и копируют его форму, при этом происходит очистка дерева от сучьев.

Более чистую обрезку сучьев дает 6-ножевое режущее устройство (рис. 77, б), имеющее две челюсти: верхнюю 2 и нижнюю 7, поднимающиеся и опускающиеся при помощи гидроцилиндров 9 и 10. Каждая челюсть имеет по одному горизонтальному неподвижному ножу 3 и 6 и по два боковых ножа 4 и 5, разводящихся и сводящихся гидроцилиндрами 1 и 8. При поднятой верхней и опущенной нижней челюстях и разведенных боковых ножах, дерево закладывается сбоку в режущий механизм, после чего челюсти и боковые ножи сводятся, плотно охватывая ствол, протаскиваемый сквозь режущее устройство, при этом ножи копируют форму поперечного сечения ствола.

В 4-ножевом режущем устройстве (рис. 77, в) разведение и сведение боковых ножей 2 и 4 производятся гидроцилиндрами 1 и 5; последний одновременно с этим при помощи подпружиненной тяги 6 производит подъем и опускание верхнего ножа 3. Нижний нож 7 неподвижно закреплен на корпусе сучкорезного механизма.

Имеется некоторый опыт использования в качестве режущего механизма цилиндрических (пальцевых) фрез, охватывающих ствол, а также прижимных рычагов с резцами, расположенных на вращающемся роторе, сквозь который протаскивается дерево. Фрезы, из-за низкого качества срезания сучьев и сложности конструкции, распространения не получили. Роторное же режущее устройство в связи с неуправляемым процессом попутной окорки для очистки деревьев от сучьев также применяется редко, но с успехом используется для зачистки сучковых остатков одновременно с oкopкой.

Протаскивающий механизм сучкорезной установки должен протаскивать ствол сквозь режущее устройство. Наиболее распространенными протаскивающими механизмами являются цепной транспортер с захватами, гусеничный механизм, механизм с кареткой, совершающей челночное (возвратно-поступательное) движение.

Протаскивающий транспортер (рис. 78, а) – цепной, продольный; его длина должна несколько превышать размеры самого длинного ствола. На цепях 2 закреплены две тележки 3, снабженные автоматически сводящимися и разводящимися стойками 4, на каждой из которых свободно сидит эксцентрик 5 с продольными ребрами. Обрабатываемый ствол 6 комлевой частью закладывается на тележку между разведенными эксцентриками, после чего включается гидроцилиндр 10, сводящий шарнирно укрепленные направляющие линейки 11.

В протаскивающем транспортере ствол закрепляется только в одном месте (в зажимах), благодаря чему обеспечивается прохождение через режущее устройство стволов, имеющих значительную кривизну.

Гусеничный протаскивающий механизм (рис 78, б) состоит из верхней 2 и нижней 6 гусениц, каждая из которых огибает ведущие 3 и 4 и ведомые (натяжные) 1 и 7 звездочки. Ведущие звездочки приводятся во вращение электродвигателями. Верхняя гусеница при помощи гидроцилиндра 5 может подниматься (при этом дерево закладывается сбоку в протаскивающее устройство) и опускаться (зажимая ствол и протаскивая его сквозь режущее устройство). Центрирование ствола в горизонтальной плоскости обеспечивается вогнутой формой траков гусениц. Протаскивающее устройство такого типа позволяет так закладывать в него дерево, что можно протаскивать его только на длину зоны, имеющей сучья. Недостатком гусеничного протаскивающего механизма является то, что для создания большого тягового усилия необходимо ствол зажимать между гусеницами со значительным усилием, вследствие чего на всей длине участка ствола, проходящего через гусеничный механизм, остаются следы от траков гусениц.

В протаскивающем механизме челночного типа (рис. 78, в) дерево зажимным устройством 1 закрепляется на каретке 2, совершающей при помощи гидроцилиндра 3 и полиспастов 4 и 5 возвратно-поступательное движение.

Протаскивающий механизм челночного типа прост по устройству, имеет небольшую массу и надежен в работе. Недостатком его является то, что рабочие хода чередуются с холостыми, в результате чего увеличивается продолжительность цикла.

Питающий механизм предназначен для загрузки деревьев в протаскивающее устройство и режущий механизм. Для сучкорезных установок с режущим механизмом, открывающимся сверху или сбоку (см. рис. 77), наиболее целесообразно в качестве питающего механизма применять одностреловой манипулятор. Деревья в этом случае располагают рядом с режущим механизмом. Манипулятор поштучно захватывает деревья за комель и закладывает в открытое режущее устройство и разведенные зажимы или гусеницы протаскивающего механизма.

Управление всеми механизмами сучкорезной установки – дистанционное. Оно сосредоточено в одной кабине, что дает возможность одному оператору управлять установкой (при помощи переключателей, рукояток, педалей и кнопок). В систему управления часто вводятся элементы автоматики, значительно облегчающие работу оператора. Обычно зажимное устройство протаскивающего транспортера или челночного протаскивающего механизма автоматически останавливается в месте загрузки очередного дерева. При окончании протаскивания захваты каретки протаскивающего транспортера раскрываются автоматически.

Для поштучной очистки деревьев от сучьев на нижних складах широко применяется сучкорезная установка ПСЛ-2А (рис. 79).

Она предназначена для обрезки сучьев со стволов деревьев диаметром до 80 см (в комлевом срезе) и длиной до 30 м. Деревья подаются с помощью подтаскивающего устройства, аналогичного ранее рассмотренному устройству РРУ-10М и затем с помощью гидроманипулятора поштучно подаются комлевой частью в режущее устройство. Срезание сучьев производится двумя последовательно установленными ножевыми головками (рис. 79). Предварительно ножи этого устройства (сучкорезного механизма.) разводятся, а затем, после укладки дерева и зажима его эксцентриками, ножи сводятся. Протаскивающий транспортер протягивает дерево через сучкорезный механизм и сбрасывает обработанный хлыст на приемочную площадку для дальнейшей его обработки. Через люк на приемочной площадке для деревьев срезанные сучья сваливаются на транспортер, удаляющий отходы обработки.

Аналогично обрабатывает деревья стационарная сучкорезная установка с 6-ти ножевым режущим механизмом ЛО-69, которая отличается от ПСЛ-2А тем, что вместо протаскивающего транспортера с двумя тележками применен протаскивающий механизм гусеничного типа (см. рис. 78, б). Особенностью ЛО-69 является также то, что у нее имеется дополнительно к приемной площадке или вместо нее загрузочный лоток для размещения в нем пачки деревьев объемом 25...30 м³ для последующей подачи на обработку.

Обрезка сучьев со стволов деревьев может производиться и на многооперационной машине, например, ЛО-30, в которой одновременно с очисткой ствола от сучьев производится его раскряжевка. Процесс укладки и обрезки сучьев совершается так же, как в специализированной установке ПСЛ-2А (используется гидроманипулятор, ножевой срезающий механизм).

Для групповой очистки деревьев от сучьев применяются установки бункерного типа, к которым относится, например, установка МСГ-3 (рис. 80). Это высокопроизводительная установка предназначена в основном для групповой очистки деревьев от сучьев преимущественно хвойных пород в условиях нижнего склада с годовым грузооборотом 300 тыс. м³ и более. Установка представляет собой открытый сверху  – образный бункер с наклонными боковыми стенками, в который с помощью мостового, козлового или кабельного крана загружается пачка деревьев. Очистка деревьев от сучьев производится с помощью специальных наклонных ножей, закрепленных на одной из наклонных стенок и шести цилиндрических фрез. Фрезы устанавливаются на дне бункера между цепями транспортера, смонтированного на другой наклонной стенке.

Очищенные от сучьев хлысты из бункера с помощью транспортера выгружаются на приемную площадку раскряжевочной установки. На раскряжевку хлысты подаются поштучно. Образовавшиеся в процессе очистки деревьев сучья удаляются транспортером, расположенным в нижней части бункера. Объем обрабатываемой в бункере пачки деревьев может достигать 40 м³, продолжительность обработки одной пачки составляет 5…10 мин.

Достоинством установок для групповой очистки стволов от сучьев является их высокая производительность, однако у них есть и существенный недостаток – качество очистки деревьев часто не удовлетворяет требованиям ГОСТа, особенно в весенне-летний период. Поэтому возникает необходимость в дополнительной доочистке, которую выполняют уже с помощью электросучкорезок РЭС-2 и РЭС-6.

Производительность стационарных сучкорезных установок можно определить, используя формулу (30), с учетом деструктуризации сменного времени в виде , (  – время смены,  – подготовительно-заключительное, время,  – время обслуживания установки,  – время на отдых и личные надобности). Рекомендуется также использовать при расчете производительности формулы, где использование времени смены для чистой работы учитывается через коэффициенты.

При расчете производительности установки с поштучной обработкой деревьев (ПСЛ-2А, ЛО-69) применяют формулу

,

где  – коэффициент использования рабочего времени, который берут в пределах 0,85...0,9;

 – коэффициент загрузки машин, принимаемый в пределах 0,8...0,85;

 – средний объем хлыста;

 – время цикла (продолжительность обработки одного дерева).

Время цикла складывается, как

,

где  – время загрузки дерева в установку (  с);

 – время разгрузки хлыста (  с);

 – время на обработку одного дерева;

Значение зависит от рабочего хода механизма продольного транспортера и скорости перемещения дерева

,

Длина рабочего хода механизма транспортера определяется длиной обрабатываемой части дерева, а скорость протаскивания составляет от 0,8 до 2,8 м/с. С учетом этого, величина , получается равной  с в зависимости от объема хлыста.

Производительность сучкорезных установок с поштучной подачей деревьев составляет 120...280 м³ в смену.

Производительность установки для групповой очистки деревьев от сучьев (МСГ-3) можно определить по формуле

,

где  – объем обрабатываемой в бункере пачки деревьев.

Значения и в формуле (95) близки к значениям аналогичных показателей, представленных в формуле (92), а время цикла  – время обработки пачки деревьев, находящихся в бункере. Оно также имеет три составляющих:  – время загрузки пачки в бункер (4...5 мин.);  – средняя продолжительность обработки одной пачки (6 мин.);  – время на выгрузку обработанных стволов из бункера (2...3 мин.).

Производительность установок для групповой очистки стволов от сучьев существенно выше, чем у установок с поштучной подачей деревьев и составляет 500...600 м³ в смену.