Выбор мест и способов оцилиндровки бревен в рамках сквозных технологий лесопромышленных производств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбор мест и способов оцилиндровки бревен в рамках сквозных технологий лесопромышленных производств

В Петрозаводском государственном университете активизированы работы в области поиска новых технологических и технических решений лесопромышленных производств [1], [2], [3] и др. проводимые с учетом зарубежного опыта [4], [5] и др.

В последние годы в рамках обоснования сквозных технологий лесопромышленных производств особое внимание уделено вопросам исследований с целью выбора рациональных мест и способов оцилиндровки бревен.

При решении этой задачи учитывается, что в последнее десятилетие отечественное лесное машиностроение по целому ряду позиций проиграло рынки сбыта зарубежным фирмам, которые ведут патентование лесной техники не только в своих странах, но и России, и что что без развития лесного машиностроения России, обладающей колоссальными лесными ресурсами, будет сложно стать мировой лесной державой и избавиться от роли экспортера на зарубежные рынки необработанных круглых лесоматериалов с низкой добавленной стоимостью, нельзя согласиться с его мнением о том, что отечественное машиностроение не способно в ближайшие 3-5 лет конкурировать с зарубежными фирмами на рынке поставок техники для лесосечных работ [2], [6], [7].

В настоящее время на рынке оборудования для производства оцилиндрованных бревен и профилированного строительного бруса действует достаточно много производителей, причем каждый из них старается позиционировать свои станки как наиболее оптимальные по соотношению цена/производительность, а качество изделий, производимых на этих станках, преподносится просто как «отличное». На первый взгляд, кажется, что достаточно просто оценить достоверность этих заявлений. Качество изделий легко проверить при демонстрации оборудования в работе (ведь любой, уважающий себя производитель оборудования, не будет продавать вам «кота в мешке» и продемонстрирует выпускаемое оборудование в работе на реальном производстве). С соотношением цена/производительность дела обстоят ещё проще: цена всегда известна, а производительность написана в технической характеристике станка - осталось только соизмерить свои финансовые возможности с ценой станка, а производительность вписать в бизнес-план и оценить прибыльность будущего производства.

Оцилиндровка бревен ответственная и трудоемкая технологическая операция, определяющая внешний вид бревен, точность их формы и последующую обработку и сборку. В настоящее время широко развивается домостроение с использованием оцилиндрованных бревен. Бревна традиционный строительный материал для строительства жилых домов. Кроме домов, из бревен строят бани, надворные постройки и многие другие сооружения. В Европе лидирующее место в строительстве домов и других построек из оцилиндрованных бревен занимает Финляндия. В Финляндии почти двести предприятий выпускают бревенчатые жилые дома или дачи. Бревенчатые дома примерно на 5-10% дороже панельных. Однако многие потребители выбирают себе бревенчатый дом, так как его внешний вид и экологическая чистота материала компенсируют повышенные затраты. При использовании оцилиндрованных бревен упрощается сборка срубов, улучшается их внешний вид, а также обеспечивается унификация строительных заготовок из древесины [8].

На сегодняшний день в отрасли применяются различные методы и способы для получения оцилиндрованного бревна используемого в домостроении, которые отличаются местом обработки и применяемым оборудованием [8], что предопределяет возможность использования для выбора рациональных мест и способов оцилиндровки бревен в рамках сквозных технологий лесопромышленных производств эвристических методов анализа и синтеза новых эффективных технологических и технических решений.

Анализ этих методов позволил выбрать для использования методологию эвристической разработки технологических и технических решений - функционально-технологический анализ (ФТА), созданный и отработанный профессором И. Р. Шегельманом на основе изучения природной специфичности функционирования машин и оборудования лесной промышленности и обобщения методов анализа и синтеза технических систем (теории решения изобретательских задач, автоматизации поискового конструирования, функционально-стоимостного, морфологический анализа и др.) [9], [10] и др. ФТА способствовал обобщению известных и формированию новых знаний и был реализован в виде многих технических решений (И. Р. Шегельманом по проблемам лесной промышленности получено более 100 авторских свидетельств и патентов на изобретения и полезные модели). Эффективность ФТА подтверждена его результативностью в лесном секторе.

Методология ФТА, как эвристического метода анализа и синтеза технических решений по совершенствованию известных и созданию принципиально новых машин, оборудования и технологий, сформулирована на базе многолетних исследований и базируются на следующих принципах:

- общенаучном подходе к анализу и синтезу рассматриваемых объектов техники и технологий;

- рассмотрении технологических процессов, машин и оборудования как объектов прогнозирования;

- рациональном использовании потенциала умственной деятельности в процессе анализа и синтеза объектов техники и процессов.

ФТА позволил с учетом известных способов и перспективных методов выделить следующие места для оцилиндровки бревен:

- непосредственно на лесосеке стоящих деревьев до осуществления их валки;

- на лесосеке при выработке сортиментов;

- на верхнем лесоскладе;

- на промежуточных складах;

- на биржах сырья или на предприятиях производящих дома из оцилиндрованных бревен.

При создании перспективных способов оцилиндровки бревен была выдвинута гипотеза о целесообразности производства оцилиндрованных бревен непосредственно на лесосеке.

Для ее оценки сформированы варианты совокупностей морфологических признаков, сгруппированные в матрицу, фрагмент которой приведен в таблице 1.

При выработке вариантов технологических процессов производства оцилиндрованных бревен был принят во внимание опыт зарубежных фирм производителей деревообрабатывающего оборудования.

На этапе формирования и оценки вариантов технологического процесса вначале были исключены заведомо неподходящие варианты, затем основываясь на опыте и интуиции наиболее слабые решения из оставшихся.

Таблица №1 Морфологическая таблица по выбору места и механизма для оцилиндровки.

A1 - харвестер (валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина); B1 - форвардер (погрузочно-транспортная машина); С1 - специализированная машина; D1 - стационарный станок; А2 - стоящее дерево; B2 - поваленное дерево; С2 - хлыст; D2 - сортимент; А3 - первая операция - оцилиндровка; В3 - валка; С3 - валка и обрезка сучьев; D3 - валка, обрезка сучьев и раскряжевка; E3 - валка, обрезка сучьев, раскряжевка и трелевка; F3 - валка, обрезка сучьев, раскряжевка, трелевка и вывозка; A4 - лесосека; B4 - погрузочный пункт; C4 - промежуточный склад; D4 - биржа сырья или специализированное предприятие; A5 - резание; B5 - фрезерование; C5 - строгание.

В ходе проведенного анализа было выявлено 2 варианта (A1D2D3A4B5 и B1D2D3A4B5) с производством оцилиндрованной продукции непосредственно на лесосеке. Оба варианта позволяют увеличить коэффициент полнодревесности погрузочно-транспортных машин и автопоездов.

Для первого варианта предложена следующая техническая реализация, представленная на рис.1.

Ри. 1 - Принципиальная схема харвестерной головки с устройством для оцилиндровки сортиментов: 1 - корпус головки; 2 - серьга с ротатором;
3 - сучкорезные ножи; 4 - поворотные протаскивающие вальцы;
5 - гидроцилиндр поворота протаскивающих вальцов; 6 - фреза оцилиндровки закомелистости; 7 - гидромотор привода пилы; 8 - пила; 9 - гидромотор привода фрезы.

Данная конструкция представляет собой модернизированную харвестерную головку, где незначительно изменен протаскивающий механизм и в корпус вмонтирована приводная фреза. Конструкция защищена патентом России (Шегельман И. Р., Галактионов О. Н., Демчук А. В. Рабочий орган валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины для выработки сортиментов. Патент России на полезную модель № 117259. Опубл. 27.06.2012.).

Второе техническое решение представляет собой модернизируемый грейферный захват монтируемый на манипуляторе форвардера (рис.2). Отличием от обычного грейферного захвата является то, что на нем дополнительно смонтированы приводная фреза с поворотным роликом и внутренняя скоба грейфера оснащена приводным поворотным механизмом для осуществления подачи бревна при фрезеровании.

оцилиндровка бревно домостроение

Рис. 2 -Схема модернизированного грейферного захвата: 1 - корпус; 2 - внутренний и наружный захват; 3 - фреза с приводом; 4 - опорный направляющий валец; 5 - площадка для привода подачи бревна; 6 - гидромотор привода подачи бревна; 7 - гидроцилиндр поворота привода.

Представленные технические решения разработаны для выполнения оцилиндровки закомелистой части древесины, что в значительной степени повышает коэффициент полнодревесности штабеля при его транспортировке.

Еще один способ (D1D2E3C4B5 или D1D2E3D4B5) интересен только при крупных лесоскладах, поскольку для мелких складов частое перебазирование техники ведет к снижению ее производительности и неэффективной ее работе.

Таким образом, переработка на промышленной площадке или крупном лесоскладе позволит обрабатывать большой объем продукции высокопроизводительным оборудованием, но также имеет свои недостатки заключающиеся в снижении транспортной нагрузки в-следствии малого коэффициента полнодревесности перевозимого штабеля и возможности загрязнения сырья минеральными примесями.

Резюмируя вышеописанные способы можно сказать, что каждый имеет свои преимущества и недостатки. Последний способ показал преимущество и имеет возможность использования производственного оборудования. В настоящее время автором производится технико-экономическое обоснование наиболее рациональных способов.

Список литературы

1. Шегельман И. Р. Анализ целесообразности строительства путей первичного транспорта леса [Текст] / И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник, А. В. Кузнецов // Известия С-ПбЛТА: вып. 199. СПб.: СПбГЛТА. - 2012. - C. 119-130.

2. Шегельман, И. Р. Трансформация системы лесосырьевой и технологической подготовки в организации лесопользования [Текст]/ И. Р. Шегельман, В. М. Лукашевич// Фундаментальные исследования. - 2012. - №3 (3). -С. 739-743.

3. Шегельман И. Р. Функционально-технологический анализ: метод формирования инновационных технических решений для лесной промышленности [Текст]/ И. Р. Шегельман. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. - 96 с.

4. Gerasimov Y. Estimation of machinery market size for industrial and energy wood harvesting in Leningrad Region / Gerasimov Y., Karjalainen T. // Croatian Journal of Forest Engineering. - 2012. - № 33(1). - Рр. 49-60.

5. Шегельман И. Р. К вопросу повышения полнодревесности сортиментов при их трелевке и вывозке [Текст] / И. Р. Шегельман, А. В. Демчук // Наука и бизнес: пути развития. - 2012. - № 2(08). - С. 71-73

6. Gerasimov Y. Development Program for Improving Wood Procurement in Northwest Russia Based on SWOT Analysis / Y. Gerasimov, T. Karjalainen T. // Baltic Forestry. - 2008. - № 14 (1). - Pр. 87-92

7. Сергеевичев А. В. Повышение эффективности оцилиндровки бревен путем совершенствования механизма резания [Текст]. Автореф. … канд. техн. наук. - СПб.: СПбГЛТА, 2002. - 165 с.

Размещено на Allbest.ru