Модернизация круглопильного станка модели УБК-6

ВВЕДЕНИЕ

Деревообрабатывающая промышленность - крупнейший в стране потребитель заготовляемой древесины и от эффективности ее работы во многом зависят показатели всей отрасли.

В странах, где развито лесопиление суммарный объем пиломатериалов, выпускаемый на предприятиях «малого лесопиления» (от 5 до 50 тыс. м3/год) обычно превышает суммарный объем, получаемый на крупных предприятиях (от 100 тыс. м3/год). В России сейчас несколько иная ситуация, и поэтому развитие малого лесопиления в нашей стране будет в ближайшее время происходить ускоренными темпами. Для того чтобы это развитие проходило по правильному пути, наиболее разумно перенимать имеющийся опыт работы у зарубежных коллег. Лесопиление в Финляндии является наиболее развитым среди европейских стран, и финские технологии наиболее адаптированы для российских условий.

Последние преобразования в лесном комплексе России подхлестнули интерес к переработке круглого леса. Наиболее доступным является организация лесопильного производства малой и средней мощности. Такие заводы являются доступными с точки зрения общего объема инвестиций в проект и быстрыми сроками запуска в эксплуатацию. Чтобы выпускать качественные пиломатериалы, предназначенные для экспорта, разумнее всего выбирать зарубежное оборудование, так как большинство потребителей досок на «дорогих» европейском, японском и американском рынках обращают на это значительное внимание. Набирает обороты и внутренний рынок. Цены на доски постоянно растут, требования к качеству пилопродукции ужесточаются. Для выпуска перспективной продукции должно использоваться оборудование, хорошо зарекомендовавшее себя в России и за рубежом.

Самыми эффективными считаются глубоко специализированные лесопильные и лесопильно-деревообрабатывающие предприятия малой мощности, на которых производится такая пилопродукция, как наличник, плинтус, вагонка, погонаж, мебельные щиты, дверной и оконный брус. Также эффективными являются предприятия, выпускающие паркетные и мебельные заготовки, пиломатериалы и технологическую щепу из тонкомерных бревен.

Большинство малых лесопильных предприятий выпускают экспортные пиломатериалы с их пакетной отгрузкой.

Для повышения рентабельности лесопильных предприятий особое внимание уделяется долговечности деревообрабатывающего оборудования, а также механизации и автоматизации производственных процессов.

Известным фактом остается и то, что деревообрабатывающие и лесопильные предприятия требуют постоянного усовершенствования и развития парка технологического оборудования, так как существуют в изменяющихся условиях рынка. Модернизация российского лесопиления в последние десятилетия была направлена на полную или 50%-ную автоматизацию. От бревна, принимаемого в окорочном станке, до готовых пиломатериалов все манипуляции чаще происходят автоматически. На новых лесозаводах операторы только наблюдают за технологическим процессом и формированием брусьев, их раскроем, обрезкой досок и обеспечивают контрольные функции.

Лесопилением в РФ занимаются более 25 тыс. предприятий и предпринимателей, их общая мощность - 34,6 млн. м³ в год. На малых предприятиях производится до 50% пилопродукции. В то же время крупные предприятия выпускают суммарно лишь пятую часть всей продукции. В последнее время наметился приход в сферу экспорта пилопродукции малых предприятий. Объясняется это тем, что малые предприятия более мобильны, имеют более прогрессивное лесопильное оборудование, достаточно активно обновляют его.

В лесопилении сохраняется низкий технический уровень оборудования. Только 6% пилопродукции производится на лесопильных рамах, 7% - на круглопильных бревнопильных станках, 8% - на ленточнопильном, бревнопильном оборудовании. Впрочем, с каждым годом количество продукции, выработанной на современных станках, растет. Этому во многом способствует все возрастающий уровень инвестиций в российский лесопромышленный комплекс.

Таким образом, видим, что малые деревообрабатывающие предприятия имеют много преимуществ перед крупными и средними предприятиями. Но эти предприятия необходимо обеспечить необходимым оборудованием, с высоким техническим уровнем, для того, чтобы качество продукции соответствовало европейским и российским стандартам качества.

Целью выпускной квалификационной работы является модернизация станка для распиловки бревен модели УБК-6. Задачей проекта является анализ существующего оборудования подобного назначения, выявление положительных и отрицательных качеств. На основе анализа выявить оптимальное решение, которое позволит улучшить показатели станка.

1 КРАТКИЙ ОБЗОР КРУГЛОПИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОХОДНОГО И ПОЗИЦИОННО-ПРОХОДНОГО ТИПА

Круглопильные станки приобрели широкое распространение благодаря высоким скоростям подачи и точности формы получаемых пиломатериалов и большому ресурсу работы инструмента. Их эксплуатация возможна на предприятиях различной производственной мощности, в том числе и на малых.

 

1.1 Круглопильные станки проходного типа

Круглопильные станки проходного типа, иначе называются брусующими станками или «брусовалами». Они используются как для распиловки тонкомерного сырья, так и (в последнее время) для сырья средних групп диаметров и применяются в цехах с различным сменным объемом переработки сырья от 5 - 10 м3 до 100 м3 и более. Основное их назначение - распиловка бревен на двухкантный брус с получением в некоторых случаях дополнительно необрезных досок.

Пильный механизм оборудован 1-4 пильными валами, в качестве режущего инструмента используются круглые пилы Ø500 - 900 мм в количестве 2-8 шт. Имеются двух- и четырехвальные механизмы с пилами, расположенными попарно в одной плоскости, в этом случае каждая пара пил формирует один пропил.

Применение станков с «плавающими» пилами позволяет пилить неподсортированное по диаметрам сырье, что уменьшает объем работ на складе сырья перед цехом. С двух сторон от распиливаемого бревна находятся пильные суппорты, которые перемещаются по программе, это дает возможность быстро позиционировать постав. В то же время станки проходного типа с жестко установленными пилами конструктивно значительно проще как в эксплуатации, так и в обслуживании, поэтому они и нашли более широкое применение в практике лесопиления, особенно в малых лесопильных цехах.

Подающий механизм, как правило, представляет из себя лоток, по дну которого проходит зубчатая цепь или цепь с толкателями. Бревно ложится в лоток и приводится в движение зубцами цепи или толкателем, который упирается в хвостовую часть бревна. В некоторых станках имеются верхние и боковые прижимные вальцы.

Достоинствами таких станков являются:

Высокая производительность. У данных станков скорость подачи ограничена только лишь мощностью приводов пильных валов и подачи, в среднем это 10-20 м/мин, но при этом обеспечивающая высококачественную обработку поверхности пилопродукции. Бревна распиливаются за один проход.

Возможность переработки тонкомерно-короткомерного непиловочного сырья на различного вида пилопродукцию.

Простота конструкции и в эксплуатации. При использовании пил небольших диаметров, это самый легкий в эксплуатации тип оборудования.

Легкий монтаж. Фундамент для станков такого типа не требуется, единственным условием является наличие ровной и жесткой поверхности.

Возможность встраивания станков в потоки. С помощью специального механизма можно организовать автоматическое брусоотделение и подачу материалов на станки второго ряда.

Недостатками являются:

Очень жесткие требования к качеству сырья. Самые жесткие требования к сырью из всех типов оборудования. Подающий механизм цепного типа в состоянии обеспечить прямолинейность подачи только ровных бревен без торчащих сучьев и пороков, нарушающих геометрию бревна. Небольшая кривизна допускается только в вертикальной плоскости. Нарушения прямолинейности подачи (перебазировка) приводит к вибрации, «гулянию», «затиранию», перегреву пил, а также к нарушениям геометрии распила и ухудшению качества поверхности пилопродукции. Ситуация существенно ухудшается с ростом числа пил в поставе.

На практике такие станки нормально работают при распиловке хорошо подготовленных бревен длиной до 4 м двумя пилами. Соответственно, требуется дополнительная переработка делового горбыля, что является весьма непростой задачей.

Относительно широкий пропил по сравнению с другими видами оборудования. Одним из главных направлений уменьшения ширины пропила в круглопильных станках проходного типа является двухвальная технология. Она представляет собой пильный механизм, который состоит из нижнего и верхнего валов, на них расположены в одной вертикальной плоскости нижняя и верхняя пилы. При этом каждый рез производится двумя круглыми пилами меньших диаметров и толщины по сравнению с диаметром и толщиной одной пилы, необходимой для обеспечения требуемой высоты пропила. Использование двухвальной технологии позволило применять станки такого типа для переработки не только тонкомерного сырья, но и сырья средних групп диаметров.

Необходимость сортировки сырья по диаметрам.

Необходимость доработки горбыля.

Узкий диапазон диаметров. Как правило, до 32 см. в комле.

Таким образом, круглопильные станки проходного типа хорошо подходят для промышленного поточного лесопиления пиловочника малых и средних диаметров.

 

1.2 Круглопильные станки позиционно-проходного типа

Круглопильные станки периодического действия предназначены для продольной распиловки крупномерных пиловочных бревен и получения пиломатериалов различного назначения. Круглые пилы обеспечивают высокое качество пропила, сопоставимое с состоянием строганых поверхностей. По конструкции, монтажу и уходу круглопильные станки значительно проще других, но имеют увеличенную ширину пропила. Это связано с тем, что пилы большого диаметра должны иметь большую толщину (4 - 6 мм, при Ø800 - Ø1200 мм) для их устойчивости. На станках такого типа можно получать самую широкую номенклатуру готовой продукции, но наиболее целесообразно использовать их для получения толстых брусьев, в том числе шпал, а раскрой бруса вести на станках с небольшим пропилом, например лесопильных рамах, круглопильных станках проходного типа. Применение однопильных станков периодического действия в лесопильных потоках и цехах значительно расширяет возможности переработки круглых лесоматериалов, в особенности тех, которые имеют отклонения от стандартных размеров и качества пиловочника. Это возможно за счет осуществления индивидуальной распиловки на таких станках, позволяющей рационально раскраивать бревна пониженного качества и получать из них максимально возможный объем пиломатериалов. Особенно ощутимы эти преимущества при распиловке бревен больших диаметров, а также бревен, пораженных гнилью на 1/3 - 2/3 диаметра. При необходимости, у оператора есть время для изменения дальнейшего раскроя и оценки качества, во время перебазирования обрабатываемого бревна. Кроме того, однопильные круглопильные станки наряду с ленточнопильными станками являются основным оборудованием для специальных видов распиловок при получении пиломатериалов с тангенциальным и радиальным расположением волокон и при раскрое параллельно образующей бревна. Несомненным достоинством применения круглопильных станков периодического действия является возможность работы лесопильного потока без предварительной сортировки бревен. Исключение такой трудоемкой операции делает эти станки удобными при одновременной распиловке бревен различных диаметров и качества. Чаще всего, станки такого типа используются на лесопильных предприятиях малой мощности.

Индивидуальным раскроем является такой раскрой, в результате которого получается один сортимент, вследствие распиловки одной пилой. При таком типе раскроя одной круглой пилой за один проход осуществляется один рез. Полностью бревно раскраивается за несколько проходов. Причем каждый новый рез может быть независимым от предыдущего, и произведен в любой выбранной плоскости. Индивидуальная распиловка осуществляется в непоточном производстве на позиционном и позиционно-проходном оборудовании. Яркий пример непоточного производства -  предприятия, которые оснащены установками на базе одновальных круглопильных станков производства Kallion Konepaja Oy (KARA) (Финляндия) или Laitilan Metalli Laine Oy (Laimet).

Достоинствами этих станков являются:

Высокое качество пилопродукции. Прямолинейность подачи обеспечивается благодаря жесткому закреплению распиливаемого материала на каретке (даже на бревнах с пороками).

Скорость подачи таких станков ограничена лишь мощностью приводов пильного вала и подачи, в среднем это 50-80 м/мин. Круглопильные станки по скорости подачи преобладают над другими типами оборудования.

Универсальность. Станок способен распиливать бревна полностью на обрезной пиломатериал, включая кромкообрезку и, таким образом, работать вообще без оборудования второго ряда.

Простая конструкция и легкий монтаж. Специальный фундамент не требуется, достаточно ровной и жесткой поверхности.

Индивидуальный раскрой. Распиловка производится последовательно, именно поэтому появляется возможность учесть индивидуальные особенности бревна и оптимизировать его раскрой.

Сортировка сырья не требуется.

Низкие затраты на приобретение и обслуживание станка.

Возможность встраивания станков в потоки. Все выпиленные материалы последовательно появляются на отводном конвейере станка, вследствие чего их легче рассортировать и направить на дальнейшую обработку.

Недостатками станков данного типа являются:

Низкий выход продукции (не смотря на индивидуальный тип раскроя). Полотно пилы имеет толщину 4-6 мм, из-за этого значительно увеличивается пропил до 7-10 мм.

Сложность подготовки режущего инструмента. Пилы на таких станках, как правило, большого диаметра и поэтому требуют высококвалифицированной подготовки, которую должны осуществлять соответствующие специалисты. При неправильной подготовке пил ухудшается качество пиломатериалов, а также снижается скорость подачи. Иногда это приводит к выходу из строя самой пилы, что повышает затраты на инструмент, т.к. стоимость пилы составляет 10-20 тыс. руб.

Так называемое «зажимание» пилы. Пилы большого диаметра являются очень чувствительными даже к малейшему перекосу подачи. Перекос может возникать не только на кривых бревнах, но и из-за непрочного закрепления бревна, а также других ошибок станочника. Все эти причины могут приводить к перегреву пил, после чего требуется их высококвалифицированная правка если это возможно, если нет, то замена пилы. Также «зажимание» может происходить из-за выгибания распиливаемого бревна, так как на него действуют внутренние напряжения в древесине. Усиливаться эффект выгибания может при замерзании бревен зимой и подсыхании летом.

Таким образом, кареточные круглопильные станки подходят для промышленного лесопиления лишь при наличии относительно дешевого сырья и высококвалифицированных специалистов в области пилоправов. Фактически, можно организовать лесопиление, имея только один такой станок и торцовку. Однако, станки второго ряда желательно использовать для того, чтобы минимизировать потери от толстого пропила.

Наибольшее распространение круглопильные станки позиционно-проходного типа получили в скандинавских странах.

В отечественной практике до 1980-90-х годов применялись круглопильные станки позиционно-проходного типа моделей ЦДТ6-2, ЦДТ6-3 и ЦДТ7 (с дополнительной верхней пилой) для выпиловки шпал, именно поэтому их называли шпалорезными. Станки не имели подающих столов, вместо них были установлены подающие тележки со стойками с зажимами для бревен, а также механизмы измерения поперечного перемещения бревен на тележке. Шпалы обычно выпиливались из средних и крупных бревен. Средний диаметр распиливаемых бревен в комле мог достигать 70 см. На станках, с установленной дополнительной верхней пилой - 110 см. Скорость рабочего хода тележки у таких станков до 80...90 м/мин и холостого хода до 120 м/мин. Общая установленная мощность электродвигателя около 80...120 кВт.

Круглопильные станки позиционно-проходного типа стали популярны в России начиная с 1990-х годов. Это было связано с переходом экономики от плановой к рыночной. Главной причиной этого стала необходимость выпуска обрезных пиломатериалов высокого качества, предназначенных на экспорт, на лесопильных установках, в цехах и на предприятиях малой производственной мощности.

На одноэтажных лесопильных рамах не было возможности выпускать экспортные пиломатериалы соответствующего качества, не говоря уже о необходимости сортировки бревен по диаметрам перед их распиловкой.

Изначально наибольшее распространение в России получили импортные круглопильные позиционно-проходные станки, особенно финских фирм «Laimet» и «Kara».

Сейчас круглопильные станки индивидуального раскроя выпускаются на  многих отечественных предприятиях. В начальный период фирмы поставляли одиночные станки, но к концу ХХ в. началась поставка комплексных линий для малых предприятий, используя в качестве базы это оборудование.

Область применения круглопильных станков индивидуального раскроя выпуск пиломатериалов общего (товарного) назначения, используя в качестве сырья пиловочник диаметром до 40 см.

Круглопильные станки данного типа чешского и словацкого производства имеют две перпендикулярно расположенных пилы. Они дают возможность за один проход получать одну обрезную доску. Несколько таких станков установлены и эксплуатируются на малых деревообрабатывающих предприятиях Северо-Западного региона, причем заслуживают довольно серьёзного внимания.

Преимуществом также является и то, что при работе на этих станках не требуется обрезной станок. Однако такое оборудование считается производительным, только лишь при распиловке крупномерных бревен.

Ниже подробно рассмотрены отечественные круглопильные станки модели УБК-2, УСК-1, УСК-1-1, Вологодского станкостроительного завода и зарубежные станки моделей Laimet-120, Kara, UBS-4-75 и UBS-6-90, а также приведены их сравнительные технические характеристики.

 

1.3 Анализ отечественного оборудования

 

.3.1 Установка бревнопильная круглопильная УБК-2

Установка УБК-2 используется для продольного раскроя брёвен диаметром от 14 до 36 см, с целью получения двухкантных брусьев с последующей распиловкой их на многопильном круглопильном станке. Имеет две пилы с  диаметром Ø900 мм. Скорость подачи станка до 40 м/мин. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.1. На рисунке 1.1 изображен станок УБК-2.

дереворежущий станок транспортер круглопильный

Рисунок 1.1 - Станок УБК-2

Таблица 1.1 - Техническая характеристика станка УБК-2

Наименование	Величина
Диаметр обрабатываемых брёвен, мм	140..360
Длина распиливаемых брёвен, мм	до 6200
Количество пил, шт	2
Диаметр используемых пил, мм	900
Толщина выпиливаемых брусьев, мм	100..250
Максимальная скорость подачи, м/мин.	40
Количество обслуживающего персонала, чел.	2
Расчётная пропускная способность установки при условии получения двухкантного бруса и 2-х горбылей, тыс. куб.м/год	50
Установленная мощность, кВт	85
Мощность электродвигателей привода пильных валов, кВт	37 х 2
Габариты, мм
Длина	16000
Ширина	3500
Высота	1600
Масса установки, кг	6000

 

1.3.2 Установка стационарная круглопильная однопильная УСК-1

Установка стационарная круглопильная модели УСК-1 используется для продольной распиловки брёвен диаметром от 10 до 40 см,  на доски и брусья. На рисунке 1.2 изображен станок УСК-1. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.2.

Рисунок 1.2 - Станок УСК-1

На станке установлены 2 пилы: верхняя - Ø500 мм, с частотой вращения 1902 об/мин; нижняя - Ø630 мм или  Ø500 мм, с частотой вращения 1500 об/мин. В результате обработки бревна на данном станке получаем доски с наименьшей толщиной 16 мм, и брусья с наибольшей толщиной 300 мм.

Таблица 1.2 - Технические характеристики установки УСК-1

Наименование	Величина
Обрабатываемые брёвна:
наибольшая/наименьшая длина, м	6/2
наибольший диаметр в комле, см	40
наименьший диаметр в вершине, см	10
Получаемая продукция:
доски: наименьшая толщина, мм	16
брусья: наибольшая толщина, мм	300
Расчётная пропускная способность при распиловке шестью резами брёвен диаметром в вершине 25 см, длиной 6 м при скорости подачи 13 м/мин. С получением четырёх необрезных досок, м3/смену	13
Диаметр нижней пилы, мм	630, 500
Диаметр верхней пилы, мм	500
Диаметр пильного вала, мм	50
Количество пил, шт.	2
Частота вращения нижнего пильного вала, об/мин	1500
Частота вращения верхнего пильного вала, об/мин	1902
Установленная мощность, кВт	37,87
Мощность главного привода, кВт	30
Габариты, м	18,04х2,32х1,55
Масса установки, кг	3800

 

1.3.3 Установка стационарная круглопильная однопильная УСК-1-1

Установка УСК-1-1 используется для продольной распиловки бревен на доски и брусья. Станок имеет возможность установки 1 пилы диаметром от Ø700 до Ø1000 мм, с частотой вращения пильного вала 1056 об/мин. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.3. На рисунке 1.3 общий вид станка УСК-1-1.

Рисунок 1.3 - Установка УСК-1-1

Таблица 1.3 - Техническая характеристика установки УСК-1-1

Наименование	Величина
Длина бревна, м:
Наибольшая	6
Наименьшая	2
Диаметр бревна, см:
В вершине наименьший	10
В комле наибольший	40
Толщина выпиливаемых досок, мм
Наименьшая	16
Толщина выпиливаемых брусьев, мм.
Наибольшая	300
Расчетная производительность при распиловке шестью резами бревен диаметром в вершине 25 см, длиной 6 м, при скорости подачи 13 м/мин., с получением четырех не обрезных досок.	13 м3/смену
Количество пил, шт.	1
Диаметр пилы, мм	700…1000
Диаметр пильного вала, мм	50
Частота вращения пильного вала, об/мин.	1056
Установленная мощность, квт.	38,62
Мощность главного привода, квт.	30
Масса, кг.	4000
Габаритные размеры, м
Длина	18,04
Ширина	2,85
Высота	1,75

 

1.4 Зарубежное оборудование

 

.4.1 Круглопильный станок Laimet-120

Laimet-120 - это первый станок, выпущенный компанией Laitilan Metalli Laine Oy, и с начала выпуска этого станка по текущий момент стал самым продаваемым из всех производимых Laimet. Этот станок является номером один по продажам в России среди импортных аналогов данного класса станков, намного обогнав всех конкурентов вместе взятых.

Это связанно с высокой надежностью и достаточно низкой стоимостью по сравнению с другими круглопильными станками импортного производства. Высокая же надежность станка обеспечена, прежде всего, удачной конструкцией и использованием качественных материалов при изготовлении станка, а также применением гидравлики проверенных поставщиков, являющихся мировыми лидерами в этой области.

Станок Laimet-120 оснащен зубчатым катком подачи с гидравлическим приводом. Вращение катка синхронизировано со скоростью подачи рабочего стола. Благодаря этому движение подачи бревна является равномерным, несмотря на недорубленные сучки и неровную поверхность древесины. Место расположения подающего катка можно регулировать в соответствии с диаметром пилы.

В базовой комплектации станок Laimet-120 оснащен откидывающимися рамами с обеих сторон стола для сброса легких досок, а также специальным дефлектором разгрузки. Над дефлектором находится поддерживающее колесо для фиксации крупных горбылей на станине при их последующей распиловке.

Производительность станка до 40 м3 пиловочника в смену. Выход пиломатериала до 70%. Станок Laimet-120 можно использовать как отдельный комплекс, так и совместно с другими станками. В сочетании с обрезными, горбыльными и делительными станками, а также конвейерными системами Laimet-120 становится более эффективной машиной, позволяя модульно наращивать производительность.

Станок Laimet-120 оснащен двойной рамой (общая ширина станины составляет 320 мм), что обеспечивает высокую прочность станины и позволяет использовать на станке любые дополнительные опции. Технические характеристики станка Laimet-120 приведены в таблице 1.4. На рисунке 1.4 показан внешний вид данного станка.

Таблица 1.4 - Технические характеристики станка Laimet-120

Наименование	Величина
Проходной стол, м	9х0,7
Длина, м	18
Высота реза пильного диска ,мм Ø 950 мм Ø 1200 мм	370 495
Диаметр пильного диска, мм	800-1300
Минимальный диаметр бревна, мм	100
Максимальный диаметр бревна, мм	650
Минимальная длина бревна, м	1,5
Максимальная длина бревна, м	9
Масса станка без двигателя, кг	2500-4500

Рисунок 1.4 - Станок Laimet-120

 

1.4.2 Kara Master

Станок является очень универсальным, с высокой степенью автоматизации, именно поэтому данный станок легко интегрируется в лесопильные потоки любых типов, а также является отличным головным оборудованием для лесопильных цехов. Kara Master обеспечивает высокое качество пиломатериалов и высокую производительность, что играет решающую роль в условиях жесткой конкуренции на рынке пиломатериалов. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.5.

Станки Kara Master могут исполняться двух типов:

Стационарными (устанавливаются на бетонный фундамент), на рисунке 1.5;

Передвижными (с отдельным приводом от трактора или отдельного дизельного двигателя).

На бревнопильных станках KARA имеется возможность изменять высоту пропила от 300 до 600 мм, именно поэтому станки этой марки могут распиливать бревна с диаметром до 60 см. Станок, оснащенный дополнительными приспособлениями, можно использовать отдельно, чтобы получать чистообрезные пиломатериалы.

В таком случае, производительность будет составлять 15-18 м3 обрезного пиломатериала за одну 8-часовую смену. В составе лесопильных линий при использовании станка Kara Master в качестве головного бревнопильного оборудования производительность составляет 25-30 м3 обрезного пиломатериала за 8 часов на единицу оборудования. Такое варьирование производительности определяется применением различных опций станка.

Рисунок 1.5 - Станок Kara Master

На данном станке есть возможность использования широкого набора гидравлических приспособлений, которые предназначены для:

базирования бревна перед его распиловкой на рабочем столе;

подачи бревна непосредственно на бревнопильный станок,

фиксации бревна.

Все это позволяет в процессе распиловки справляться всего одному оператору, даже если распиливается очень крупный пиловочник.

Таблица 1.5 - Технические данные станка Kara Master

Наименование	Величина
Проходной стол Длина, м Ширина, м	9 0,7
Длина, м	18,3
Транспортные габариты, м	6,8 х 2,2 х 1,8
Вес, кг	4700
Профиль каркаса, мм	200 х 70 х 6
Высота реза пильного диска, мм (диск 1000 мм)	395
Диаметр пильного диска, мм	800 - 1200
Рабочий диапазон, мм	10 - 310
Скорость установки	120 мм/сек.
Скорость подачи, м/мин (бесступенчатая)	0 - 140
насос устройства подачи,	45 л/мин
насос дополнительных устройств.	34 л/мин
Емкость бака	105 л.
Минимальный диаметр бревна, мм	100
Максимальный диаметр бревна, мм	650
Минимальная длина бревна, м	1,5
Максимальная длина бревна, м	9
Подающий вал	Двойной, с отдельным гидромотором
Рабочая температура, °С	-20/+30
Электродвигатели
Главный электродвигатель	45 кВт 1500об/мин
Гидравлика	11 кВт 1500об/мин
Эксгаустер для опилок	4кВт 3000 об/мин.
Заточной станок	0,55кВт 3000 об/мин.
Верхний пильный диск,	11кВт 1500 об/мин

 

.4.3 Брусующие станки для роспуска круглого леса серии UBS (UBS-4-75 и UBS-6-90)

Станки этой серии разработаны специально для распиловки больших объемов круглого несортированного пиловочника диаметром от 120 мм до 360 (390) мм, выпускаются в комплектации с 4 или 6 пильными дисками. В зависимости от мощности установленных двигателей возможно достижение очень высокой производительности. Станки отличаются стабильной и прочной конструкцией, их технические характеристики представлены в таблице 1.6, станок представлен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Брусовальный станок типа UBS

Таблица 1.6 - Технические характеристики UBS-4-75 и UBS-6-90

Наименование	UBS-4-75		UBS-6-90
Максимальная высота распила (пильные диски ø1000 мм)	390 мм		390 мм
Минимальный диаметр бревна	120 мм		120 мм
Максимальная длина распила	6,2 м		6,2 м
Минимальная длина пиления	1,8 м		1,8 м
Максимальное число пропилов	4		6
Минимальная/Максимальная ширина получаемого бруса	80/250 мм		80/250 мм
Минимальная/Максимальная ширина боковых досок		10/80 мм	10/80 мм
Плавная регулировка скорости подачи		5-30 м/мин	5-30 м/мин
Пильные двигатели		2 х 75 кВт	2 х 90 кВт
Двигатель подачи		4,0 кВт	4,0 кВт
Общая длина станка		16,7 м	16,7 м
Общий вес станка		7 200 кг	8 000 кг

Качество выпускаемой продукции на данном оборудовании соответствует европейским стандартам.

Отличительные характеристики станков этой серии:

бесступенчатая регулировка скорости подачи. Появляется возможность выбирать наиболее оптимальную скорость подачи заготовки, что  предотвращает двигатель от перегрузок;

мощность силовых агрегатов до 180 кВт благодаря этому достигается производительность до 150-200 м³/смена.

простая и надежная конструкция, а также немецкое качество и точность исполнения позволяют эксплуатировать станок в двухсменном режиме без потери качества выпускаемой продукции;

комплектующие от ведущих поставщиков: электродвигатели и редукторы SEW, LENZE, подшипники FAG и SKF, электрика MÖLLER, измерительная система Siko;

верхнее расположение вала, благодаря этому отпиленные доски и горбыли падают вниз, что полностью исключает заклинивание;

привод осуществляется напрямую без ременных шкивов и клиновых ремней такая конструкция обеспечивает экономию электроэнергии и позволяет использовать менее мощные двигатели;

станок работает как с кантующим устройством, так и без него;

на подающем столе имеется мощная двойная цепь, центрирующий V-образный желоб;

UBS имеет два механизма для предотвращения выброса бревна, при их не стабильной работе защита отключает станок;

на станке есть механизм принудительного прижима бревна к цепи;

возможно на станке увеличивать мощность двигателя до 110 кВт;

вытяжная система имеет удерживающие прижимные пластины, которые удерживают лафет, а также есть мощная приводная станция, которая движет бревно.

 

1.5 Вспомогательное оборудование

Производительность головного бревнопильного оборудования позиционного и позиционно-проходного типа зависит от схемы раскроя и компоновки оборудования. При выборе конкретного станка необходимо производить проверочные расчеты с учетом времени всего цикла раскроя бревна.

Выбор оборудования без учета времени вспомогательных операций, только по величине скорости подачи, может привести к многократному завышению расчетной производительности.

При использовании станков позиционного и позиционно-проходного типа в качестве головного оборудования можно добиться значительного повышения их производительности за счет установки в линии на втором проходе многопильных круглопильных станков, которые будут раскраивать двух- или четырехкантный брус, полученный в результате обработки на головном оборудовании.

При этом будет значительно снижено необходимое количество резов, а это способствует увеличению коэффициента рабочего времени станка.

К вспомогательному (дополнительному) оборудованию для станков индивидуального раскроя с круглыми пилами относятся:

сбрасыватель пиломатериала;

подъемники бревен;

гидравлический отделитель бревна;

электроподогреватель маслобака;

дополнительная верхняя пила;

механизм для снятия коры (гидравлический фрезерный нож);

механизм для перемещения и поворота бревна и бруса (гидравлический штурман);

эксгаустер, с установленным  электродвигателем мощностью около 3 кВт - предназначен для выброса опилок ;

электронный блок установки размеров и двухлучевой лазерной визир - для быстрой установки размеров выпиливаемых пиломатериалов.

лазерные устройства используют для ориентировки бревна, оптимизации раскроя бруса, а также и для облегчения обрезки досок;

Очевидно, что данные устройства значительно облегчают работу оператора, а также положительно влияют на качество и объемы производства пиломатериалов. Но не смотря на это, установка данных устройств возможна не на всех станках, т.к. это зависит от условий его эксплуатации.

На базе станка «Laimet» в Финляндии создан круглопильный станок «Slidetec». Он отличается от традиционных финских моделей новой конструкцией подающего стола, который выполнен из профильной нержавеющей стали, а также использованием специальных пластиковых салазок вместо роликов, это позволяет столу двигаться плавно, бесшумно и с большей безопасностью для оператора. Все это благоприятно влияет на процесс распиловки, увеличивает ресурс пилы до заточки и не допускает прогибания стола.

Особое внимание нужно уделять распиловке мерзлых бревен. На круглопильных станках рекомендуется осуществлять это с хорошо подготовленной и обкатанной пилой, которая имеет толщин несколько больше обычной. Так же необходимо надежно зафиксировать крупные и мерзлые бревна на подающем столе, для этих целей используют торцовый фиксатор их положения.

Толщина диска пил со стеллитными или твердосплавными напайками должна быть немного больше. Рекомендуемая скорость резания около 50 м/с. При скорости резания, например, 70 м/с получаются пылеобразные опилки, которые заклиниваются в пропиле, между пилой и пильной поверхностью.

 

1.6 Актуальность модернизации

Сведем для удобства основные технические характеристики рассмотренных станков в общую таблицу 1.7, и сравним их.

Обзор круглопильных станков отечественного и зарубежного производства показал, что отечественное оборудование значительно отстает по техническим показателям.

Параметр	УБК-2	УСК-1	УСК-1-1	«Laimet-120»	«Каrа»	UBS4-75/ UBS-6-90
Максимальный диаметр бревна, см	36	40	40	65	65	36/40
Максимальный диаметр круглой пилы, мм	900	630	1000	1300	1200	1000
Максимальная длина бревна, м	6,2	6	6	9	9	6,2
Максимальная скорость подачи, м/мин	40	13	13	100	140	30
Мощность электродвигателя, кВт	85	37,87	38,62	45	71,5	2х90

Рассмотренный ниже станок УБК-6 был спроектирован и разработан на основе рассмотренных станков УБК-1 и УБК-1-1.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА модернизацию круглопильного станка для распиловки бревен модели убк-6

 

.1 Обзор конструкции станка УБК-6

Станок модели УБК-6 разработан Вологодским станкостроительным заводом, предназначен для продольной распиловки бревен на доски и брусья, отвечающие требованиям ГОСТ 2659, ГОСТ 8486, ГОСТ 24454, ГОСТ 9302, ГОСТ 26002. Технические характеристики станка представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики станка УБК-6

Наименование	Значение
Просвет станка, мм	630
Высота пропила, мм
Наибольшая	400
Наименьшая	100
Диаметр распиливаемого бревна, мм	120…400
Длина распиливаемого бревна, м
Наибольшая	6,5
Наименьшая	3
Допустимая односторонняя кривизна бревна, %, не более	2
Толщина выпиливаемых досок и брусьев, мм	25…200
Наибольший диаметр пил, мм	1100
Толщина пил, мм	5
Частота вращения пильного вала, об/мин	950
Наибольшее расстояние между крайними пилами, мм	400
Скорость подачи, м/мин	5…20
Габаритные размеры, мм
длина	15070
ширина	6500
высота	2425
Общая масса, кг	7000
Количество электродвигателей	7
Общая установленная мощность, кВт	191,5

Механизм подачи состоит из:

зубчатой цепи, приводимой в движение мотор редуктором с приводной звездочкой и натягиваемой натяжной звездочкой;

двух базирующих зубчатых вальцов перед пилами;

четырех базирующих зубчатых вальцов после пил;

двух пар колес, удерживающих отпиленные горбыли и доски от преждевременного падения;

зубчатая цепь за пилами располагается на ферме, имеющей проем для прохода под ней отпиленных досок и горбылей.

Пильный механизм имеет верхнее расположение, что упрощает вывод из пил отпиленных досок и горбылей. Пильный механизм имеет два подвижных суппорта. На валу каждого пильного суппорта установлено до трех пил через мерные проставки (толщина боковых досок). На размер выпиливаемого бруса суппорты устанавливаются электромеханическим приводом с ЧПУ.

Выбор толщины бруса производится с пульта оператора, нажатием соответствующей кнопки.

Привод пильных валов осуществляется от электродвигателей через карданные валы. Торможение электродвигателей электродинамическое. Пильные валы вращаются в радиально упорных роликовых подшипниках. Регулировка зазора в подшипниках осуществляется по мере их износа, подтяжкой регулировочных гаек со стороны карданных валов. При смене диаметра пил необходимо заменить проставки под пильными суппортами (установка комплектуется проставками для пил Ø1100 мм). Пилы на валах закрепляются жестко через мерные проставки. Для охлаждения зубчатой кромки и придания пилам большей жесткости к пилам подается через направляющие водовоздушная смесь. При смене пил направляющие поворачиваются на своих осях.

Станина установки представляет собой сварную объемную конструкцию. На станине установки расположен кантователь бревен. Кантователь бревен представляет собой  два вала с зубчатыми колесами. Привод вращения валов осуществляется от мотор редукторов через цепные передачи. Бревно устанавливается на зубчатых колесах. При вращении валов с зубчатыми колесами бревно поворачивается вокруг своей оси до нужного положения. Бревно ориентируется кривизной вверх. Во время пиления кантователь опускается гидроцилиндром ниже уровня зубчатой цепи.

Для обеспечения четкой и бесперебойной работы всех механизмов станка, а также предупреждения преждевременного износа деталей, все трущиеся поверхности регулярно смазываются.

 

2.2 Необходимость модернизации станка УБК-6

Круглопильные станки проходного типа хорошо подходят для промышленного поточного лесопиления пиловочника малых и средних диаметров.

Станки позиционного типа имеют практически в два раза меньшие габариты, что позволяет использовать их в условиях дефицита площади. Коэффициент машинного времени этого оборудования (характеризующий отношение полного цикла распиловки непосредственно ко времени резания) невысок и составляет в среднем от 0,2 (станки позиционного типа) до 0,3 (станки позиционно-проходного типа).

Основными критериями выбора такого оборудования являются: ширина пропила, возможность раскроя бревен большого диаметра, максимальный  диаметр распиливаемого сырья и возможность применения информационных технологий по оптимизации раскроя.

Конструктивно отечественный станок УБК-6 имеет сходства с некоторыми подобными станками иностранных фирм, принимая их опыт, можем модернизировать данный станок.

Принимая опыт зарубежных производителей, появляется возможность модернизации станка УБК-6 (отечественного завода изготовителя), которая позволит встраивать данный станок в автоматические линии деревообрабатывающих производств.

Автоматическими называют поточные линии станков и агрегатов, которые связаны в единую систему, включающую весь комплекс технологических процессов, происходящих без прямого участия рабочего; который всего на всего контролирует и налаживает оборудование.

Предлагаемая модернизация заключается в установке поперечного цепного транспортера под приёмный конвейер. Благодаря данной модернизации появится возможность встраивания станка в  лесопильные потоки любых типов, за счет чего  увеличится производительность и степень автоматизации линии, а также позволит сэкономить место в деревообрабатывающих цехах.

3. ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ СТАНКА УБК-6

Одним из направлений экономического и социального развития нашей страны предусматривается рост производительности труда в лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности на 16 - 18%. Такой рост производительности труда, повышение комплексности переработки древесного сырья, развитие опережающими темпами производства прогрессивных видов лесной и бумажной продукции возможны при условии внедрения локальных средств автоматизации и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУПТ).

Внедрение элементов и средств автоматизации в производство отрасли имеет и социальный аспект: применение целевых автоматов-роботов и манипуляторов облегчит условия труда, а в некоторых случаях полностью освободит человека от работы на вредных и тяжелых участках производства (дробильные отделения, отделочные цехи, склады сырья и пр.)

Все это позволит расширить производство продукции подотраслей промышленности, в том числе мебели, улучшить ее ассортимент, качество и комфортность.

 

3.1 Автоматизация дереворежущих станков

В современных условиях развития промышленного производства его механизация и автоматизация служат основой дальнейшего технического прогресса. Они направлены на решение одной задачи - замены труда человека работой машин и устройств.

Механизация - это замена ручного труда машинным. Машина, заменяющая труд человека, называется рабочей машиной. Работа такой машин заменяет мускульную силу человека. Но при работе данной машины человек не может отходить от нее, потому что должен непрерывно выполнять много вспомогательных действий. Производительность рабочей машины зачастую ограничивается физическими возможностями человека.

Неавтоматизированная рабочая машина имеет только механизмы рабочих ходов. Все холостые ходы (загрузка заготовок, зажим) выполняет человек. При этом все производственные процессы строятся из совместной работы человека и машины. Человек сам выбирает и осуществляет последовательность (программу) обработки.

Автоматизация - это более высокая ступень развития машинного производства, при которой человек освобождается не только от физического труда, но и от оперативного управления механизмами, выполняющими производственный процесс. Человек освобожден от непрерывного обслуживания автоматической машины и может отойти от нее, так как она самостоятельно регулирует свою работу. Производительность такой машины может быть очень высокой, так как она не ограничивается физическими возможностями человека.

Автоматическая машина, или автомат, - это самоуправляющаяся рабочая машина станок), которая выполняет все рабочие и холостые ходы обработки. Во время рабочего хода производится непосредственно обработка заготовок (пиление, сверление, фрезерование), во время холостого хода - вспомогательные движения для подготовки рабочих ходов (загрузка и зажим заготовок, подвод и отвод инструмента)

При автоматизации все функции управления производственным процессом, т.е. включение и выключение отдельных механизмов, изменение порядка работы рабочих органов, выполняются специальными устройствами. Такие устройства без вмешательства человека могут сами поддерживать в заданных пределах температуру, влажность и другие технологические параметры.

Широкая механизация и автоматизация производственных процессов в современном обществе служат интересам трудящихся, облегчают и коренным  образом изменяют характер труда, резко повышают его производительность, устраняют существенные различия между умственным и физическим трудом. Автоматизация производственных процессов - основное направление в развитии промышленности, одно из главных условий построения материально-технической базы общества в нашей стране.

В современных условиях задачи автоматизации довольно широки. Автоматизация охватывает все звенья производственного процесса, в том числе и погрузочно-разгрузочные работы, межстаночное транспортирование и контроль готовых деталей. Получают применение конвейеры с автоматическим адресованием.

При автоматизации производства необходимо разрабатывать принципиально новые конструкции изделий, позволяющие коренным образом усовершенствовать технологические приемы их изготовления. При широкой автоматизации конструкция вырабатываемого изделия должна отвечать требованиям высокомеханизированного производства.

Эффективность автоматизации зависит от особенности организации производственного процесса или степени его поточности (непрерывности).

Поточность производства - необходимое условие для его автоматизации. Основой поточного производства является поточная линия - система (набор) оборудования или рабочих мест, специализированных на выполнении однотипных операций, расположенных по ходу технологического процесса. Любая поточная линия характеризуется прямопоточностью.

По степени автоматизации линии деревообрабатывающих станков подразделяются на неавтоматические, автоматические и полуавтоматические.

Неавтоматическая линия состоит из станков, установленных в порядке выполнения технологического процесса. Каждый станок обслуживается индивидуально рабочими-станочниками. Они подают заготовки в станок и принимают из станка обработанные детали. Обрабатываемые детали с одного станка на другой передаются посредством простейших (неавтоматических) транспортных устройств или вручную рабочими. Такую линию иногда называют механизированной или поточной.

Автоматическая линия - это система станков, установленных в порядке выполнения технологического процесса и объединенных средствами транспортирования и управления, так что обработка заготовок и передвижение их от станка к станку происходит автоматически, то есть без участия рабочих.  Заготовки в первый станок загружаются загрузочным приспособлением из начального накопителя. Готовые детали с последнего станка удаляются разгрузочным приспособлением в конечный накопитель.

Полуавтоматическая линия по степени автоматизации занимает промежуточное место между автоматической линией и неавтоматической. В такой линии одни операции автоматизированы, а другие выполняются рабочими-операторами. В одних линиях рабочие-операторы осуществляют конечные или загрузочно-разгрузочные операции, в других эти операции автоматизированы и рабочие-операторы выполняют промежуточные операции. Так как в линии некоторые операции осуществляются человеком, то ее называют автоматизированной.

Автоматизированное производство обладает многими важными преимуществами перед неавтоматизированным.

Производительность технологического оборудования при автоматизации производства значительно увеличивается. Это становится возможным за счет применения непрерывных потоков, повышения скоростей обработки и ускорения перехода с одной операции на другую. Автоматизированное технологическое оборудование работает при постоянном и наиболее благоприятном режиме, так как оно самостоятельно обеспечивает нормальный ход процесса. Это снижает износ оборудования и предотвращает возможность поломок и аварий.

Автоматическое устройство может контролировать и управлять производственным процессом лучше, чем человек, с гораздо большей точностью, скоростью и безошибочностью. Оно обеспечивает ровный ритм работы всех машин и станков, входящих в линию. Производительность технологического оборудования намного увеличивается.

Производительность труда при автоматизации резко повышается за счет повышения производительности технологического оборудования, а также сокращения количества обслуживающего персонала.

Строгое соблюдение режима работы оборудования и объективность автоматического контроля способствуют значительному повышению качества выпускаемой продукции. Качество продукции становится не только более высоким, но и равномерным, или одинаковым.

Автоматизация позволяет значительно ускорить или интенсифицировать весь ход процесса и применить новые технологические приемы изготовления продукции.  За счет интенсификации процесса и более рационального расположения оборудования возрастает выпуск продукции с единицы площади производственных площадей.

В конечном счете, автоматизация обеспечивает значительное снижение себестоимости изготовляемой продукции.

Автоматизация повышает безопасность работы и резко улучшает условия труда. Она  освобождает человека от однообразной и тяжелой работы.  Рабочий на автоматизированном участке наблюдает за ходом процесса на значительном расстоянии. Благодаря этому уменьшается возможность травматизма от движущихся частей машины, устраняется вредное влияние высокой температуры, паров лакокрасочных материалов, древесной пыли и других вредных веществ. Автоматический механизм может успешно работать в таких условиях, которые не выносит человеческий организм. Улучшение санитарно-гигиенических условий уменьшает утомляемость рабочих-операторов.

В большинстве случаев целью автоматизации является повышение рентабельности производства или получение большего количества изделий при одновременном уменьшении затрат на изготовление каждого изделия.

Максимальный технико-экономический эффект может быть достигнут в том случае, если автоматизация охватывает весь комплекс производства изделия, например оконного блока, когда все стадии его производства, начиная с сушки и раскроя пиломатериалов и заканчивая окраской, автоматизированы. Соединение автоматических линий и многошпиндельных автоматов в единую систему создает автоматические участки, цехи или предприятия.

Для эффективного внедрения комплексной автоматизации должны быть созданы определенные условия. Самыми важными из них являются: специализация производства, рациональность технологии, а также  технологичность конструкции вырабатываемых изделий.

3.2 Межстаночные связи в автоматических линиях

По виду межстаночной связи или характеру транспортных устройств различают линии с жесткой связью (синхронные,  или сблокированные) и линии с гибкой связью (несинхронные, или расчлененные).

Линия с жесткой связью (рисунок 3.1, а) состоит из станков, сблокированных в непрерывную цепь с непосредственной передачей обрабатываемой детали от одного станка к другому. Все оборудование работает взаимозависимо и одновременно, т.е. синхронно.

Линия с гибкой связью (рисунок 3.1, б) представляет собой ряд самостоятельных независимо действующих станков. Между ними расположены накопители с активными заделами обрабатываемых деталей и конвейеры-питатели для подачи накопленных деталей. Обрабатываемая деталь передается от одного станка к другому не непосредственно, а через накопительные устройства.

Наиболее совершенна линия с жесткой связью, сочетающая конструктивную простоту с минимальными затратами труда на обслуживание. Такая линия занимает меньше места в производственном помещении;  межстаночные транспортные механизмы ее проще по устройству. Обрабатываемые детали переходят с одного станка на другой без задержки. Поэтому время, в течение которого деталь находится в обработке, или производственный цикл будет наименьшим. Однако линия с жесткой связью обладает одним существенным недостатком: в случае вынужденной остановки одного из станков останавливается и простаивает вся линия.

Рисунок 3.1 - Автоматические линии с межстаночной связью: а - жесткой, б - гибкой; 1, 2, 3 - станки; Ж - жесткая связь, Г - гибкая связь; ЗУ - загрузочное устройство, РУ - разгрузочное устройство

В линии с гибкой связью при остановке одного станка все остальные будут работать до полного израсходования межоперационных заделов в накопителях. Заделы-накопители со значительными страховыми запасами заготовок, выполняющие функции буферных складов, располагают в стороне. При нормальной работе станочной линии эти запасы остаются нетронутыми.

 

3.3 Обзор поперечного транспортера ТЦП-38

Для предлагаемой модернизации станка УБК-6 необходим поперечный транспортер, который будет принимать и транспортировать на дальнейшую обработку отпиленные горбыли и доски. Выбранный транспортер, который соответствует требуемым характеристикам, модели ТЦП-38.

Транспортер цепной модели ТЦП-38 предназначен для поперечного перемещения пиломатериалов: бревен, брусьев, досок в горизонтальной плоскости. Технические характеристики транспортера ТЦП-38 приведены в таблице 3.1. Общий вид транспортера ТЦП-38 приведен на рисунке 3.2. Грузоподъемность такого транспортера составляет 10 - 30 тонн. Количество цепей - 4. Длина конвейера до 100 м.

Таблица 3.1 - Технические характеристики транспортера ТЦП-38

Наименование параметра	Значение
Длина рабочая  (по желобам цепи), м	7,5
Ширина рабочая, м	5
Скорость движения цепи, м/мин	от 16 до 20
Масса перемещаемого груза не более, кг	30 000
Установленная электрическая мощность, кВт	15
длина, мм	8200
ширина, мм	7900
высота, мм	550
Масса, кг	3100
Тип тяговой цепи, комплект	ПР - 38.1 - 127
Электродвигатель	АИР 160 S4 15/1500 1081
Редуктор	Ц 3 У 250 - 45 - 12
Частотно регулируемый привод	LS 600 - 4025 - 18.5/380

Тяговым элементом транспортёра является роликовая цепь ПР - 38.1. Вал привода тягового элемента в сборе состоит из  2-х валов (короткого и длинного), промежуточного вала, соединяемых между собой цепными муфтами, 4-х ведущих звёздочек, 4-х фланцевых подшипниковых узлов, фланца вала надетого на хвостовик короткого вала.

Приводная станция состоит из сварной рамы, на которой установлены редуктор и электродвигатель, соединённые между собой кулачковой муфтой. Муфта закрыта кожухом, крепящимся к раме приводной станции. На хвостовик тихоходного вала редуктора надет фланец.

Рисунок 3.2 - Общий вид транспортера ТЦП-38

Передача вращения от редуктора к приводному валу тягового элемента передаётся через карданный вал.

Ветви транспортёра представляют собой сварные конструкции, выполненные из стандартного проката. На верхнюю плоскость ветвей приварен стальной квадратный профиль, служащий направляющей для тягового элемента транспортёра. Каждая ветвь имеет встроенный натяжной узел тягового элемента. Обратный ход цепи происходит по деревянному полозу закреплённому к нижнему швеллеру желоба.

Поперечины и укосины служат для соединения ветвей транспортёра в единую конструкцию и придания ей надлежащей устойчивости.

Частотно регулируемый привод позволяет плавно изменять скорость движения тяговых элементов в заданных пределах.

4. РАСЧЕТ ПРИЕМНОГО УЗЛА НА ПРОЧНОСТЬ

В результате обработки бревна на станке УБК-6 получаем брус, окологорбыльные доски и горбыль. Брус, находясь на цепи конвейера, перемещается и придерживается верхними прижимными роликами. Доски придерживаются шинами, которые обеспечивают их фиксацию. Необходимо рассчитать усилие, создаваемое этими шинами.

На рисунке 4.1 схематично изображено бревно, обрабатываемое на станке, максимального диаметра Ø40 см. Заштрихованная часть - площадь горбыля и доски, равная 0,022382 м2 с одной стороны. Определим их массу по формуле (4.1):

.                       (4.1)

где  - плотность древесины;

S = 0,022382, м2 площадь горбыля и доски

L = 6,5, м - максимальная длина бревна.

Рисунок 4.1 - Схематичное изображение постава пил

Определим силу тяжести горбыля и досок по формуле (4.2).

.                              (4.2)

где g = 9,8 Н/кг, - ускорение свободного падения.

Для расчета усилия, нужно учесть коэффициент трения. Возьмем его из таблицы 4.1, выбрав комбинацию дерево-резина, т.к. шины изготовлены резиновыми.

Таблица 4.1 - Коэффициенты трения

Комбинация материалов		Коэффициент трения
		Сухие поверхности	Со смазкой
Сталь	Сталь	0,15	0,05-0,1
Дерево	Дерево	0,4-0,6	0,1
Дерево	Металл	0,5-0,6	0,1-0,2
Резина	Чугун	0,8	0,5
Дерево	Резина	0,6	0,5
Дерево	Стекло	0,25	0,15
Дерево	Пластик	0,05	0,35

Данные шины регулируются гидравлической системой. К каждой паре шин подводится поршневой гидроцилиндр, модели ГЦО2-50х32х100, его технические характеристики приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Технические характеристики гидроцилиндра ГЦО2-50х32х100

Величина	Значение
Диаметр поршня	50 мм
Диаметр штока	32 мм
Давление номинальное	16 МПа
Давление максимальное	20 МПа
Толкающее усилие на штоке	31,4 кН
Тянущее усилие на штоке	18,5 кН
Минимальная скорость перемещения цилиндра	0,1 м/с
Максимальная скорость перемещения цилиндра	0,5 м/с
Величина	Значение
Ход поршня	100 мм
Величина	Значение
Длина	451 мм
Масса	7,94 кг

Определим площадь поршня гидроцилиндра по формуле (4.3):

;                              (4.3)

где π = 3,14;

r = 2,5 см - радиус поршня.

Зная площадь поршня, можем определить силу, с которой шины давят на доски по формуле (4.4):

                            (4.4)

где P = 16 МПа - давление в гидроцилиндре;

Рассмотрим конструкцию прижима шин, как рычаг.

Из рисунка 4.2 можем определить длины первого и второго плеча, соответственно:

l1 = 425 мм,

l2 = 95,64 мм.

Найдем их отношения:

 

Рисунок 4.2 - Рычаг прижимного колеса

В силе, найденной в формуле (4.4) необходимо учесть рычаг.

 

Таким образом, сила, действующая на пару колес будет составлять 71,4 Н. Определим момент М по формуле 4.5:

                        (4.5)

Определим минимальный диаметр трубы, выдерживающий существующие нагрузки, по формуле (4.6):

                      (4.6)

Исходя из расчетов, был определен диаметр трубы, на которой закреплена шина. Рассчитанный диаметр - 50 мм выдержит силы и момент, который образуется в процессе прижима досок и горбылей данными шинами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выпускной квалификационной работе была достигнута поставленная цель - модернизация станка модели УБК-6. Модернизация данного станка заключалась во встраивании поперечного цепного транспортера модели ТЦП-38.

Разработан вариант модернизации на основе анализа аналогичного оборудования отечественного и зарубежного производства.

Разработана конструкция приемного узла, который включает в себя раму и прижимные механизмы.

Графическая часть проекта содержит пять чертежей:

общий вид станка УБК-6 до модернизации;

общий вид станка УБК-6 после модернизации;

приемный узел до модернизации;

приемный узел после модернизации;

колеса боковые прижимные.

В конструкторской части проекта проведена проверка прочности конструкции рамы.

Благодаря данной модернизации появится возможность встраивания станка в лесопильные потоки любых типов, за счет чего увеличится производительность и степень автоматизации линии, а так же позволит сэкономить место в деревообрабатывающих цехах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя / В. И. Анурьев. - Москва: Машиностроение, 1974. - 566 с.

2.      Бершадский, А. Л. Справочник по расчёту режимов резания древесины А. Л. Бершадский. - Москва: Гослесбумиздат, 1962. - 125 с.

3.      Бызов, В. И. Повышение эффективности деревообрабатывающего оборудования / В. И. Бызов. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. - 91 с.

4.      Зотов, Г. А. Станочный дереворежущий инструмент (практические рекомендации) / Г. А. Зотов. - Москва: Риа Пресс, 2005. - 302 с.

5.      Копейкин, А. М.  Справочник по лесопилению / А. М. Копейкин. - Москва: Экология, 1991. - 496 с.

6.      Маковский, Н. Е. Теория и конструкция деревообрабатывающих машин / Н. Е. Маковский. - Москва: Деревообрабатывающая промышленность, 1984. - 608 с.

.        Песоцкий, А. Н. Лесопильное производство / А. Н. Песоцкий. - Москва: Лесная промышленность, 1970. - 432 с.

.        Петров, А. К. Технология деревообрабатывающих производств / А. К. Петров. - Москва: Лесная промышленность, 1974. - 272 с.

.        Сахаров, М. Д. Автоматизация деревообрабатывающего производства / М. Д. Сахаров. - Москва: Высшая школа, 1977. - 310 с.

.        Сметанин, А. В. Архангельское лесопиление: между прошлым и будущим / А. В. Сметанин, В. И. Веселков. - Москва: ДоМира, 2005. - 544 с.

.        Стахиев, Ю. М. Устойчивость и колебания плоских круглых пил / Ю. М. Стахиев. - Москва: Лесная промышленность, 1977. - 296 с.

.        Тюкина, Ю. П. Технология лесопильно-деревообрабатывающего производства / Ю. П. Тюкина, Н. С. Макарова. - Москва: Высшая школа, 1988. - 271 с.

.        Фонкин, В. Ф. Справочник мастера-инструментальщика деревообрабатывающего предприятия / В. Ф. Фонкин.  - Москва: Лесная промышленность, 1984. - 176 с.

.        Шатилов, Б. А. Механическая обработка древесины / Б. А. Шатилов, В. М. Афанасьев. - Москва: ВНИПИЭИлеспром, 1981. - 53 с.

.        Шимкевич, Ю. Б. Справочник по лесопилению / Ю. Б. Шимкевич. - Cанкт-Петербург: «ПРОФИКС», 2006. - 200 с.