Расчет производительности лесопильных потоков

В публикации «Изготовление пиломатериалов на станках для индивидуальной распиловки» (ЛПИ № 3 (85), 2012 год), был рассмотрен вариант компоновки технологической схемы лесопильного потока, состоящего из головного, двух делительных, обрезного и торцовочного станков. В качестве примера приводилась схема работы потока на базе круглопильных станков Slidetec.

Этот и подобные станки могут работать в автономном режиме, а также включаться в различные схемы с другими типами оборудования. Схема, представленная в указанной публикации, довольно гибкая, поэтому расчет производительности лесопильного потока целесообразно выполнять по головному станку. Эта методика также применима к ленточно­пильному, рамному и прочему оборудованию, оснащенному одной пилой, то есть к позиционному, работающему циклически.

Численные значения в примере расчета взяты из статистических данных замеров на нескольких предприятиях, оснащенных круглопильным оборудованием. Автором публикации накоплена статистика как по автономно работающему оборудованию, так и по лесопильным потокам.

Фактическая производительность бревнопильного потока при распиловке бревен i-х диаметров, м³ бревен в смену:

Q_ф = ∑Q₁ х a₁ + Q₂ х a₂ + ... + Q_i х a_i  (1)

где Q₁...n - производительность потока при распиловке бревен i-го диаметра, м³;

a_i - доля содержания бревен i-го диаметра в общем объеме бревен всех диаметров, % (принимается по статистическому, фактическому или прогнозируемому поступлению сырья на предприятие).

Сменная производительность потока на базе однопильных станков при распиловке бревен i-го диаметра, м³/см:

Q_i = Q_п х К_н х К_т.и х q_i,  (2)

где Q_п - пропускная способность или технологическая (еще ее называют теоретической) производительность потока;

К_н - коэффициент, характеризующий так называемые скрытые потери производительности, к которым относятся: снижение расчетной величины скорости распиловки бревен вследствие падения напряжения на зажимах нагрузки, распиловка припусков по длине бревна и др.;

К_т.и - коэффициент технического использования оборудования бревнопильной линии (потока);

q_i - объем бревна i-го расчетного диаметра при средней длине, м³.

Пропускная способность однопильного позиционного станка, шт./см:

Q_п = 60 х Т_с/Т_ц,    (3)

где T_c - время смены (480 мин или 8 ч);

Т_ц - длительность цикла обработки, с;

60 - переводной коэффициент.

Т_ц = t_у1 + t_р1 + t_о1 + t_у2 + t_р2 + t_о2 + t_у3 + t_р3 + t_о3 + t_с,     (4)

где t_у1 - время, затраченное на навалку, установку и закрепление бревна на столе, с;

t_у2 - время, затраченное на поворот бревна (бруса), с;

t_у3 - время, затраченное на сдвиг, установку размера и подачу бревна к пиле, с;

t_р1 - время, затраченное на первый рез в бревне, с;

t_р2  - время, затраченное на второй рез в бревне, с;

t_р3 - время, затраченное на третий рез в бревне, с;

t_о1 - время, затраченное на первый откат стола со сбросом первого горбыля (сегмента), с;

t_о2 - время, затраченное на второй откат стола со сбросом второго горбыля (сегмента), с;

t_о3 - время, затраченное на третий откат стола, с;

t_с - время, затраченное на сброс третьего горбыля (сегмента) и бруса, с.

Порядок расстановки значений в формуле (4) соответствует технологии распиловки бревен на головном станке потока.

Коэффициент технического использования бревнопильной линии (потока):

К_т.и = 1­- [∑t_пл.пр. + ∑t_сл.пр1/Т_с -  ( Δ_н х ∑t_сл.пр.2 + ∑t_з)], (5)

где ∑t_пл.пр. - планируемые простои (время, необходимое для смены инструмента, наладки механизмов и т. д., а также на отдых и личные надобности рабочих (принимается из расчета 30 мин.);

∑t_сл.пр1 - случайные простои бревнопильной линии из­-за отказов оборудования, время на обнаружение и устранения их причин (принимается из расчета 30 мин);

Δ_н - коэффициент наложения потерь времени из-за отказов следующего (делительного) оборудования потока;

∑t_сл.пр.2 - случайные простои делительного оборудования (24 мин.);

∑t_з - потери времени из-за неподачи сырья или других причин, связанных с загрузкой оборудования (принимается из расчета 30 мин.).

Коэффициент наложения потерь времени из-за отказов  делительного оборудования

Δ_н = 1/ [1 + (Е х Т_ц/2 х Т_ср.)], (6)

где Е - емкость накопителя перед столом делительного станка (~10 шт.);

Т_ц - длительность рабочего цикла делительного станка, с;

Т_ср  - среднее значение простоя для устранения неполадок (12,5 мин., или 750 с).

Годовая фактическая производительность цеха

Q_год = ∑Q_ф х Т_г х К_з х К_г (7)

где Q_ф - среднесменная производительность лесопильного потока;

n - количество потоков, шт.;

Т_г - годовой фонд времени, смен;

К_з - коэффициент загрузки цеха;

К_г - поправочный коэффициент на среднегодовые условия региона.

Расчет сменной производительности

Таблица 1. Длительность операций при работе станка, с

Данные, представленные в табл. 1, получены в результате фактических замеров на действующих предприятиях.

Сделаем расчет сменной производительности для 6­-метровых бревен диаметром 22 см:

Δ_н = 1/[1 + (Е х Т_ц/2 х Т_ср)] (6)

Δ₂₂ = 1/[1 + (10 х 84,4/2х750)] = 0,64.

К_т.и = 1 ­- [∑t_пл.пр. + ∑t_сл.пр1/Т_с - (Δ_н х ∑t_сл.пр.2 + ∑t_з)], (5)

К₂₂ = 1 ­- [30 + 30/480 - (0,64 х 24 + 30)] = 0,86.

Q_п = 60 х Т_с/Т_ц, (3)

Q₂₂ = 60 х 480/84,4 = 341,2 шт. в смену.

Q_i = Q_п х К_н х К_т.и х q_i,  (2)

Q₂₂ = 341,2 х 0,96 х 0,86 х 0,283 = 79,7 м³/см.

Расчет годовой производительности лесопильного цеха

Таблица 2. Расчет среднесменной производительности
лесопильного цеха

По приведенной выше методике выполняется расчет для каждого диаметра бревен. Зная процентное содержание каждого диаметра, по формуле (1) вычисляется фактическая производительность цеха (м³) в смену. Коэффициенты, приведенные в примере, взяты исходя из пессимистического варианта. На практике их можно улучшить.

Q_i = Q_п х К_н х К_т.и х q_i,  (2)

Q₂₂ = 412,6 х 0,96. х 0,86 х 0,23 = 78,3 м³/см.

Годовая фактическая  производительность цеха определяется по формуле:

Q_год = ∑Q_ф х Т_г х К_з х К_г (7)

Q_год = 74,5 х 250 х 0,9 х 0,9 = 15 086 м³/год,

где Q_ф - среднесменная производительность лесопильного потока;

n - количество потоков, шт.;

Т_г - годовой фонд рабочего времени, смен (250; 500);

К_з - коэффициент загрузки цеха (0,8-0,95);

К_г - поправочный коэффициент на среднегодовые условия региона (0,93-0,96).

Таким образом, оборудование цеха, в состав которого входят головной станок типа Slidetec, два аналогичных делительных станка, обрезной и торцовочный, может распилить в смену 74,5 или 37,3 м³ пиломатериалов при среднестатистическом выходе готовой продукции 50% (чисто обрезных, стандартных длин, кратных 0,3 м). При увеличении среднего диаметра бревен производительность возрастет.

Зная спецификацию пиломатериалов, схемы распиловки бревен на доски и пользуясь данными, приведенными в табл. 2, несложно рассчитать количество досок, поступающих на сортировку. Для составления схем распиловки бревен целесообразно использовать специальное программное обеспечение.

Игорь СУХОВ, канд. техн. наук