СИНХРОНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ГОЛОВНОГО СТАНКА ЛЕСООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕХА С ПРЕДШЕСТВУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ ПРИ РАСПИЛОВКЕ СЫРЬЯ ВРАЗВАЛ

Азарёнок В.А., Гаева Е.В.,Чамеев В.В., (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)

THE SYNCHRONIZATION OF WORK HEAD TOOL OF WOOD SHOP WITH PREVIOUS OPERATIONS AT SAWING UP OF RAW MATERIAL WADDLINGLY

Учитывая становление малого и среднего бизнеса, существующие объёмы лесозаготовок лесопромышленных предприятий (ЛПП), большое наличие в лесообрабатывающих цехах (ЛОЦ) одноэтажных лесопильных рам, следует учесть разработки вариантов реконструкции лесопильных предприятий ОАО «Научдревпром-ЦНИИМОД»: если конкретный рынок потребления отвергает пиломатериалы рамной распиловки, то предлагается замена рамных потоков на круглопильные и ленточнопильные потоки. При недостаточности финансирования рекомендуется, в первую очередь, заменить лесопильные рамы 2-го ряда многопильными круглопильными станками. Наибольший удельный вес в лесопилении занимают лесопильные рамы. Повышение эффективности их работы в условиях малообъёмных лесозаготовок, характерных для настоящего периода, актуальная задача для ЛПП. В данной работе приведены результаты исследований функционирования наиболее распространённой на ЛПП лесопильной рамы модели Р63-4Б для различных производственных условий.

Стохастичность входного потока лесоматериалов, поступающих в пачках со склада сырья в лесообрабатывающий цех при помощи подъемно-транспортного механизма, требует межоперационного запаса пачек бревен перед цехом, а стохастичность поступления бревен по подающему транспортеру межоперационного запаса перед головным станком. Недостаточная ёмкость питателей снижает загрузку головного станка сырьем и, следовательно, производительность цеха, как по сырью, так и по готовой продукции. В этой связи целесообразно выявить и оценить зависимость коэффициента загрузки головного станка сырьем от ёмкости накопителей. Расчёты проведены для средних условий работы цехов ЛПП Среднего Урала. Исследовался технологический процесс потока: подача пачек бревен с объемами 7,4 м³ со склада сырья в цех производится подъемно-транспортным механизмом (ПТМ) со средней длительностью цикла 480 с. С питателя пачек бревен сырьё поштучно подается продольным транспортером Б-22Е-01 со скоростью 0,8 м/с на питатель одноэтажной лесопильной рамы Р63-4Б. Параметры длительности цикла деления круглых лесоматериалов для станка Р63-4Б по заданным поставам определены по компонент-программе (кп) “СТАНОК” [1] комплекс-программы (КП) “ЦЕХ”. Методология решения технологических задач с использованием имитационного моделирования, в частности на базе КП «ЦЕХ», изложена в работах [2,3].

Возможны следующие основные способы синхронизации работы головного станка ЛОЦ с предшествующими операциями: - 1. Назначение оптимальной емкости питателя пачек бревен при “жесткой связи” головного станка ГС1 с подающим транспортером (практически длина питателя ГС1 L= d_max , где d_max – максимальный диаметр бревна); - 2. Назначение оптимальной длины питателя бревен головного станка L при минимальной емкости питателя пачек бревен; - 3. Назначение оптимальных емкостей питателей и L. При не достижении должного коэффициента загрузки головного станка сырьем перечисленными способами параметры длительности цикла подъемно-транспортного механизма на подаче пачек бревен к цеху уменьшают.

Влияние ёмкости питателя Еперед цехом на загрузку лесопильной рамы

Задача решалась для наиболее тяжёлых условий работы ГС – распиловка несортированного пиловочного сырья вразвал на не обрезные пиломатериалы. Результаты имитационного моделирования по кп “ПОТОК” КП “ЦЕХ” заданной схемы технологического процесса в диапазоне средних толщин круглых лесоматериалов d_CP=16…30 см приведены в табл.1.

Таблица 1. Коэффициенты загрузки лесопильной рамы Р63-4Б сырьем

при распиловке несортированных бревен вразвал в зависимости от и d_СР

		Средний диаметр сырья dСР, см
		16	18	20	22	24	26	28	30
1 п; 7,4 м^3 2 п; 14,8 м^3 3 п; 22,8 м^3 4 п; 29,6 м^3		0,905 0,953 0,970 0,978	0,896 0,947 0,964 0,975	0,889 0,942 0,959 0,970	0,883 0,939 0,955 0,967	0,878 0,935 0,951 0,965	0,875 0,932 0,948 0,963	0,871 0,928 0,945 0,960	0,868 0,925 0,943 0,959
	2 п 3 п 4 п	0,048 0,065 0,073	0,051 0,068 0,079	0,053 0,070 0,081	0,056 0,072 0,084	0,057 0,073 0,087	0,057 0,073 0,088	0,057 0,074 0,089	0,057 0,075 0,091

Статистическая обработка данных табл. 1 позволила построить зависимость=ƒ (d_СР) для Р63-4Б

^, при минимальном значении = 1 п = 7,4 м³ .

Анализ функции показывает, что с увеличением среднего диаметра сырья с 16 до 30 см уменьшается с 0,905 до 0,868 и со всех позиций является недостаточным. Увеличение емкости питателя значительно повышает коэффициент загрузки лесопильной рамы сырьем до приемлемых значений. Если принять, что коэффициент загрузки лесопильной рамы должен составлять не менее 0,95, то при распиловке сырья с =16 см емкость питателя должна быть рассчитана на две пачки бревен, а при – на три пачки. Емкость равная 4 пачкам удовлетворяет весь диапазон средних диаметров сырья =16 … 30 см.

Рост коэффициента загрузки лесопильной рамы сырьем за счет увеличения емкости питателя пачек бревен составляет:

.

Для он колеблется от 0,048 до 0,057 в зависимости от ; для рост составляет от 0,065 до 0,075, а при – от 0,073 до 0,091.

Таким образом, увеличение емкости питателя пачек бревен позволяет достичь максимальной величины . Так при для , а при . Для размещения требуемого объема пачек бревен на питателе созданы различные механизмы. Так у питателя типа РБ-100 и ЛТ-80Б рабочий объем позволяет разместить до 10 м³ бревен. Если требуется питатель повышенной емкости (на 2-3 пачки), то у модели ЛТ-79А рабочая длина для размещения пачек бревен составляет 6000 мм. На питателе КСП-10 размещается до 30 м³ бревен.

Влияние длины питателя перед лесопильной рамой на коэффициент её загрузки

Выше было показано, что увеличение только ёмкости питателя Е не всегда достигает требуемого К. Значительно уменьшить неравномерности от выполнения предшествующих операций на коэффициент загрузки сырьем головного станка возможно только путем оптимального назначения емкостей питателей и L. При этом, если окажется недостаточной, то питатель L принимает на себя часть функций питателя , т.е. недостаточная емкость питателя компенсируется излишней емкостью питателя головного станка ГС1 L. Ниже, в табл. 2 изложены результаты исследований по определению величины в зависимости от величины L при фиксированной величине в диапазоне средних значений диаметров =16 … 30 см с шагом 2 см. Анализ результатов имитационного моделирования распиловки несортированных круглых лесоматериалов на не обрезные пиломатериалы, проведенных по кп "ПОТОК", показывает (рис. 1а), что в функции , в общем случае, можно выделить три зоны увеличения коэффициента загрузки станка. В 1-й зоне с незначительным увеличением L наблюдается резкий рост . Третья зона является противоположностью первой. Рост L сопровождается незначительным увеличением , т.е. коэффициент загрузки станка сырьем стабилизируется и несущественно зависит от L . Вторая зона является переходной. В этой связи, появляется возможность выбора оптимального значения L на стыке 2-й и 3-й зон, которое можно назвать стабилизационным. В случае отсутствия зоны стабилизации или неприемлемости найденного значения L целесообразно применить принцип "разумной достаточности" в выборе Lпри или 0,975.

Анализ значений , проведенный для средних диаметров (табл.2, рис.

1 б) позволил выявить изменение L от , которое можно приближенно выразить уравнением: L, при этом коэффициент загрузки лесопильной рамы Р63-4Б сырьем составляет соответственно =0.9998-0,0004392d_ср.

Графическое изображение полученных уравнений L и представлены на рис. 1а,б. Коэффициенты загрузки для всех

Таблица 2. Коэффициенты загрузки лесопильной рамы Р63-4Б при распиловке несортированного сырья

вразвал в зависимости от и L при

, см	Длина питателя головного станка L, см.
	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300	325	350	400	500
16	0,932	0,952	0,971	0,968	0,984	0,986	0,987	0,993	0,994	0,996	0,994	0,994	0,997	0,996	0,996
18	0,924	0,944	0,958	0,970	0,977	0,978	0,986	0,981	0,990	0,992	0,992	0,995	0,995	0,995	0,995
20	0,908	0,929	0,958	0,962	0,970	0,975	0,982	0,991	0,992	0,994	0,994	0,997	0,992	0,995	0,993
22	0,907	0,925	0,949	0,955	0,966	0,979	0,984	0,987	0,991	0,989	0,991	0,992	0,992	0,990	0,993
24	0,899	0,916	0,931	0,942	0,949	0,970	0,979	0,983	0,988	0,988	0,990	0,989	0,990	0,986	0,992
26	0,888	0,906	0,928	0,942	0,950	0,966	0,974	0,979	0,984	0,986	0,990	0,989	0,993	0,991	0,993
28	0,886	0,898	0,929	0,941	0,954	0,971	0,969	0,976	0,980	0,990	0,988	0,989	0,990	0,991	0,990
30	0,873	0,904	0,925	0,938	0,955	0,968	0,969	0,972	0,975	0,986	0,988	0,990	0,986	0,991	0,986

достаточно высоки (от 0,993 при =16 см до 0,987 при =30 см), однако L также имеют немаленькие значения (от 275 см для =16 см до 355 см для =30 см). Установка питателей с такими значениями L возможна не во всех случаях. Ограничив определенным значением, достаточным исходя из здравого смысла, можно значение L свести до приемлемой величины.

Сняв значения L из графиков (на рисунке 1 б в качестве примера представлены зависимости для =16, 20, 24, 28 см) при принятых значениях , аппроксимировав их, получим приближенные уравнения

L при , L при .

Анализ этих уравнений показывает, что при несущественном снижении коэффициента загрузки головного станка до 0,975 длина его питателя снижается почти вдвое (128 см для =16 см и 225 см для =30 см), а при L еще меньше (75 см для =16 см и 145 см для =30 см). По сравнению с технологической схемой, когда головной станок с продольным транспортером имеет "жесткую связь", установка питателя существенно повышает коэффициент загрузки головного станка. Для оценки принят показатель , вычисляемый по формуле

Максимальный прирост коэффициента загрузки головного станка за счет введения "гибкой связи" возможен при стабилизационных значениях

.

При принятом прирост будет несколько ниже

.

Соответственно при .

Выводы

Анализируя результаты машинного эксперимента по исследованию работы головного станка можно сделать выводы. Коэффициент загрузки головного станка зависит от многих факторов, в первую очередь от длины питателя L перед ним. При выборе конкретной длины L для головного станка нужно исходить из наиболее "тяжелых" условий функционирования головного станка. При распиловке сырья вразвал это несортированное сырье. Окончательный выбор длины питателя перед головным станком целесообразно сделать после исследования работы ГС с брусовкой. Этому вопросу посвящена следующая статья.

Библиографический список

1.Чамеев В.В., Иванов В.В. Влияние параметров сырья на временные показатели работы станков при раскрое круглых лесоматериалов [Текст] // Урал промышленный - Урал полярный: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Сборник материалов международной научно-технической конференции. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2007.- С. 244-247; - 2. Азаренок В.А., Чамеев В.В., Мезенцев В.И. Опыт применения комплекс-программы ZECH в учебном процессе при решении задач анализа и синтеза в лесоперерабатывающих цехах [Текст] // Проблемы лесопромышленного производства, транспорта и дорожного строительства: Сб. тр.; Урал. гос. лесотехн. акад.- Екатеринбург, 1997.- С. 43-44; – 3. Чамеев В.В., Обвинцев В.В., Солдатов В.В., Меньшиков Б.Е. Задачи проектирования и управления производственными процессами лесопромышленных предприятий [Текст]: Методические указания для студентов старших курсов специализации 26.01.06 и рекомендации для аспирантов первого года обучения / Под редакцией В.А. Азаренка. - Екатеринбург: УГЛТА, 1997.- 53 с.