Лесопильно-деревообрабатывающие производства лесозаготовительных предприятий
Лесопильно-деревообрабатывающие производства лесозаготовительных предприятий: Краткий обзор
В учебном пособии рассматриваются особенности организации лесопильно-деревообрабатывающих производств на лесозаготовительных предприятиях, уделяя особое внимание организации лесопиления, сушке пиломатериалов и деревообработке.
Лесопиление: Сырье, методы раскроя и оборудование
Ключевым сырьем для лесопиления являются круглые лесоматериалы различных пород, включая хвойные (сосна, ель, лиственница, кедр) и лиственные (береза, осина, ольха, липа). Важно учитывать технологические особенности каждой породы, такие как закономерности распределения сучков, влияющие на качество пиломатериалов. Например, у хвойных пород выделяют зоны с разными характеристиками сучков, что влияет на выбор схемы раскроя.
Методы раскроя включают в себя:
- Вразвал: деление бревна по параллельным плоскостям.
- С брусовкой: получение бруса с последующим делением на доски.
- Секторный и сегментный: для получения радиальных и тангентальных пиломатериалов.
- Круговой: для индивидуального раскроя бревен.
Выбор метода зависит от требований к продукции, размерно-качественных характеристик сырья и типа оборудования.
Оборудование для лесопиления включает:
- Лесопильные рамы: для раскроя вразвал или с брусовкой.
- Агрегатные станки: для фрезерования и пиления, получения щепы.
- Ленточнопильные станки: для индивидуального раскроя.
- Круглопильные станки: для различных видов раскроя.
Важным понятием является "постав" - порядок установки пил или фрез, определяющий толщину пиломатериалов. Эффективность раскроя оценивается по объемному, посортному и спецификационному выходам пиломатериалов, а также по норме расхода сырья.
Сушка пиломатериалов: Цели, методы и организация
Сушка пиломатериалов необходима для предотвращения деформаций, гниения, улучшения прочности и качества отделки. Качество сушки оценивается по соответствию средней влажности, отклонениям влажности, перепаду влажности и отсутствию остаточных напряжений.
Методы сушки включают:
- Конвективную сушку: наиболее распространенный метод, использующий сушильный агент (воздух и водяной пар).
- Атмосферную сушку: сушка на открытом воздухе.
Сушильные камеры классифицируются по принципу действия (периодического и непрерывного), способу подвода тепла (бескалориферные и калориферные) и способу циркуляции сушильного агента (с принудительной циркуляцией).
Деревообработка: Виды, процессы и оборудование
Деревообработка включает в себя различные виды производств, разделяющиеся на индивидуальное, серийное и массовое.
Основные стадии технологического процесса:
- Сушка пиломатериалов.
- Раскрой пиломатериалов на черновые заготовки.
- Первичная механическая обработка.
- Склеивание заготовок.
- Механическая обработка чистовых заготовок.
- Сборка деталей в сборочные единицы.
- Механическая обработка сборочных единиц.
- Сборка сборочных единиц в изделие.
- Отделка.
- Упаковка.
Оборудование для деревообработки включает:
- Станки для раскроя: круглопильные, ленточнопильные.
- Станки для первичной обработки: фуговальные, рейсмусовые.
- Станки для вторичной обработки: шипорезные, фрезерные, сверлильно-пазовальные.
- Оборудование для сборки: ваймы.
При выборе оборудования учитываются производственная программа, характер продукции и степень механизации.
Производство паркета, товаров народного потребления и промышленного назначения
Производство паркета, товаров народного потребления и промышленного назначения включает в себя изготовление штучного паркета, паркетной доски, паркетных щитов, мозаичного паркета и однослойных паркетных щитов.
Технологический процесс изготовления паркета включает в себя:
- Раскрой пиломатериалов на заготовки.
- Фрезерование и склеивание.
- Шлифование.
- Сортировка и упаковка.
Производство товаров народного потребления включает в себя изготовление изделий хозяйственного, культурно-бытового и спортивного назначения.
Производство клееного бруса включает в себя:
- Сортировку заготовок.
- Фрезерование зубчатых шипов.
- Склеивание.
- Фрезерование по сечению.
Производство столярно-строительных изделий и мебели включает в себя:
- Раскрой пиломатериалов.
- Первичную механическую обработку.
- Вторичную обработку.
- Сборку.
- Отделку.
- Упаковку.
В заключение, в пособии подчеркивается важность комплексного подхода к организации лесопильно-деревообрабатывающих производств, учитывающего все этапы от сырья до готовой продукции для достижения максимальной эффективности и прибыльности.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
В.А. АЗАРЕНОК Н.А. КОШЕЛЕВА Б.Е. МЕНЬШИКОВ ЛЕСОПИЛЬНОДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 2-е издание, переработанное и дополненное Рекомендовано УМО по образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров 35.03.02, 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» Москва ИНФРА-М 2022
УДК 674.093(075.8) ББК 37.132я73 А35 Р е ц е н з е н т ы: Уральский научно-исследовательский институт переработки древесины (генеральный директор — доктор технических наук Гороховский А.Г.); Мехренцев А.В. — начальник отдела лесного комплекса Правительства Свердловской области; Сергеев В.В. — доктор технических наук, профессор Кудымкарского филиала Удмуртского государственного университета Азаренок В.А. А35 Лесопильно-деревообрабатывающие производства лесозаготовительных предприятий : учебное пособие / В.А. Азаренок, Н.А. Кошелева, Б.Е. Меньшиков. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 601 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1851516. ISBN 978-5-16-017400-6 (print) ISBN 978-5-16-109946-9 (online) В учебном пособии рассмотрены особенности организации лесопильно-деревообрабатывающих производств на лесозаготовительных предприятиях в различных природно-производственных условиях, даны рекомендации по выбору направлений переработки, приведены типовые технологические схемы лесопильно-деревообрабатывающих участков и цехов. Предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлениям подготовки «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», «Лесное дело», аспирантов очной и заочной форм обучения по направлениям подготовки «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве», «Лесное хозяйство» и специальности «Технологии, машины и оборудование для лесного хозяйства и переработки древесины». УДК 674.093(075.8) ББК 37.132я73 ISBN 978-5-16-017400-6 (print) ISBN 978-5-16-109946-9 (online) © Уральский государственный лесотехнический университет, 2015 © Азаренок В.А., Кошелева Н.А., Меньшиков Б.Е., 2022, с изменениями
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение……………………………………………………………… Раздел I. Лесопиление………………………………………………. 1. Общие сведения о лесопильном производстве…………….. 1.1. Характеристика сырья…………………………………….... 1.2. Характеристика продукции лесопильного производства... 1.3. Раскрой пиловочного сырья………………………………... 1.4. Производственные процессы лесопильных цехов………... 2. Лесопильные цехи на базе лесопильных рам………………. 2.1. Характеристика оборудования цехов с лесопильными рамами……………………………………………………………... 2.2. Структурные схемы технологических потоков и планы цехов…………………………………………………………….... 3. Лесопильные цехи на базе агрегатного оборудования……. 3.1. Характеристика технологического оборудования……….. 3.2. Область применения агрегатного оборудования в лесопилении……………………………………………………… 3.3. Структурные схемы технологических потоков и планы цехов на агрегатном оборудовании…………………................ 4. Лесопильные цехи и потоки на базе круглопильных станков проходного типа……………………….............................. 4.1. Характеристика технологического оборудования............. 4.2. Структурные схемы технологических потоков и планы цехов……………………….......................................................... 5. Лесопильные цехи и потоки на базе круглопильных станков периодического действия…………………….................. 5.1. Характеристика технологического оборудования............. 5.2. Структурные схемы технологических потоков и планы цехов.……………………………………………......................... 6. Лесопильные цехи и потоки на базе ленточнопильных станков и ленточнопильных комплексов............................. 6.1. Область применения.………................................................ 6.2. Горизонтальные ленточнопильные станки и многоленточные комплексы.……………………............................................ 6.3. Вертикальные ленточнопильные станки периодического действия.………………………................................................... 7 9 9 9 19 26 46 52 53 71 91 93 100 102 118 118 123 134 135 145 160 160 163 175 3
7. Лесопильные цехи на базе различного вида головного технологического оборудования……........................................ 7.1. Лесопильные цехи на базе лесопильных рам и фрезернобрусующих станков…………….................................................... 7.2. Лесопильные цехи на базе лесопильных рам и круглопильных станков проходного типа……………………............... 7.3. Лесопильные цехи на базе лесопильных рам и однопильных ленточнопильных или круглопильных станков.................. 8. Специализированные и дополнительные потоки в лесопильных цехах………………………………….......................... 8.1. Специализированные цехи и потоки по переработке пиловочного сырья на пилопродукцию различного целевого назначения…………...................................................................... 8.2. Дополнительные потоки по переработке пиломатериалов на короткомерную пилопродукцию............................................ 9. Склады пиловочного сырья…………………………………. 9.1. Организация запасов сырья…………………….................. 9.2. Типы штабелей временного хранения сырья…………….. 9.3. Сортировка круглых лесоматериалов…………………….. 9.4. Окорка пиловочного сырья………………………………… 9.5. Основные меры защиты сырья от повреждений.………… 9.6. Технологические схемы складов сырья…………………… 10. Сортировка сырых пиломатериалов и планировка участков лесопиления на лесных складах………………...... 10.1. Значение сортировки пиломатериалов.………….............. 10.2. Технология сортировки сырых пиломатериалов............... 10.3. Планировка участков лесопиления на лесных складах.... 11. Расчет производительности и количества оборудования.... 11.1. Необходимость и порядок расчета……………………….. 11.2. Расчет производительности головного оборудования...... 11.3. Расчет количества головного оборудования в потоках..... 11.4. Расчет производительности и количества станков в потоке за головным оборудованием……………………..................... 11.5. Общие положения по расчету транспортного оборудования в потоках………………………………………....................... Раздел II. Сушка пиломатериалов………………………………..... 12. Общие сведения о сушке пиломатериалов………….............. 12.1. Значение, категории качества, способы сушки................... 187 188 195 198 202 203 214 224 224 227 230 239 246 249 254 254 256 262 276 276 278 292 295 300 301 301 301 4
12.2. Сушильные камеры периодического действия, процесс сушки в камере……………......................................................... 12.3. Сушильные камеры непрерывного действия, процесс сушки в камере………………………......................................... 12.4. Основные операции и оборудование технологических потоков по сушке пиломатериалов…….................................... 12.5. Атмосферная сушка пиломатериалов............................... 13. Основы организации сушки пиломатериалов на лесных складах…………………………………..................................... 13.1. Общие положения…………….......................................... 13.2. Ресурсы и характеристика древесного сырья для производства тепловой энергии……................................................... 13.3. Сушильно-энергетические комплексы на древесном топливе. Методы теплоснабжения сушильных камер……..... 13.4. Обработка сухих пиломатериалов, хранение и отгрузка потребителям…………………................................................... 13.5. Основы проектирования и примеры планировочных решений технологических потоков по сушке пиломатериалов... а Раздел III. Деревообработка……………………………………….. 309 317 323 330 337 337 340 345 359 365 377 377 377 378 380 393 397 415 416 424 430 439 447 451 451 14. Общие сведения о деревообработке………………………… 14.1. Виды деревообрабатывающих производств……………. 14.2. Технологический процесс, его стадии и последовательность……………………………………….................................. 14.3. Основы механической обработки древесины….............. 14.4. Конструкция столярно-мебельных изделий..................... 14.5. Основное технологическое оборудование и режимы обработки…………………............................................................ 15. Раскрой пиломатериалов и производство фрезерованных деталей……………………………………………...................... 15.1. Способы и схемы раскроя пиломатериалов….................. 15.2. Технологический процесс участка раскроя...................... 15.3. Производство фрезерованных деталей………................. 15.4. Технологические схемы участков по производству фрезерованных деталей……………………….................................. 15.5. Изготовление термообработанной древесины................. 16. Производство столярно-строительных изделий и мебели… 16.1. Характеристика столярно-строительных изделий и мебели......................................................................................... 5
462 469 475 476 483 499 500 501 510 511 518 520 523 526 532 548 560 560 563 564 569 570 571 582 590 597 16.2. Общая технология изготовления столярно-строительных изделий и мебели ……….............................................................. 16.3. Технологический процесс изготовления окон и дверей... 16.4. Описание технологического процесса изготовления мебели из массивной древесины (на примере шкафа для посуды) ... 17. Производство паркета, товаров народного потребления и промышленного назначения….…………………….............. 17.1. Производство паркета........................................................... 17.2. Производство товаров народного потребления и промышленного назначения……………………........................................ 18. Производство клееных изделий……………………………...... 18.1. Характеристика клееных изделий………………............... 18.2. Требования к клееным изделиям………………................ 18.3. Назначение и виды склеивания…………........................... 18.4. Клеи для древесины. Подготовка клея и склеиваемых материалов……………………………………………...................... 18.5. Нанесение клея на склеиваемые поверхности…............... 18.6. Запрессовка склеиваемых материалов................................ 18.7. Режимы склеивания…………….......................................... 18.8. Склеивание заготовок по длине…………………............... 18.9. Изготовление клееного щита……………………............... 18.10. Изготовление клееного бруса…………………................ 19. Основы проектирования технологических процессов деревообрабатывающих цехов……….................................................... 19.1. Организация технологического процесса и расчет производственной программы………………………………................ 19.2. Выбор оборудования и расчет его производительности... 19.3. Расчет эффективного фонда времени работы оборудования……………………………………………………… 19.4. Расчет норм времени на обработку деталей и сборочных единиц……………........................................................................ 19.5. Составление схемы технологического процесса, расчет необходимого количества оборудования и его загрузки.......... 19.6. Расстановка оборудования и организация рабочих мест... 19.7. Расчет сырья и материалов................................................. Контрольные вопросы……………………………………………... Библиографический список…………………………….................. 6
ВВЕДЕНИЕ До перехода нашей страны к рыночным отношениям лесопильнодеревообрабатывающие производства, как правило, были сосредоточены на крупных специализированных комбинатах, работающих на покупном сырье с требуемыми для конкретного производства объемами, породными и размерно-качественными характеристиками. Считалось, что основными видами лесопродукции, поставляемыми с нижних лесопромышленных складов лесозаготовительных предприятий, должны быть круглые лесоматериалы различного назначения, сырые пиломатериалы из низкосортного сырья, шпалы, технологическая щепа и т.д. При этом лесозаготовительные предприятия, не имеющие перерабатывающих производств, были, как правило, планово убыточными. И в настоящее время рентабельность продукции лесозаготовок в 1,4 раза ниже, чем продукции лесопильнодеревообрабатывающих производств. Поэтому в последние годы наблюдается явный сдвиг объемов лесопиления и деревообработки в направлении к источникам сырья, т.е. на лесозаготовительные предприятия, которые стремятся обеспечить свое выживание за счет расширения номенклатуры продукции и углубления ее переработки. Эта тенденция при уменьшении общих объемов заготовки на большинстве лесозаготовительных предприятий имеет большое значение, так как позволяет обеспечить создание постоянно действующих лесозаготовительных предприятий в районах, где они зачастую являются градообразующими. Раскрой круглого леса на пиломатериалы, сушка древесины и последующая ее переработка способствуют созданию новых рабочих мест в лесных поселках, не имеющих, как правило, других производств. При этом решается важная социальная проблема - трудоустройство женщин, которые не могут работать на других участках лесозаготовительного производства (на лесосечных работах, транспорте леса, лесоскладских работах и т.п.). 7
Лесозаготовительные предприятия, организующие лесопильно- деревообрабатывающие производства, имеют ряд конкурентных преимуществ по сравнению с предприятиями, работающими на покупном сырье. Конкурентоспособность продукции лесопиления и деревообработки, выпускаемой предприятиями, ведущими лесозаготовительные работы, обеспечивается целым рядом факторов, к основным из которых можно отнести наличие собственных ресурсов (более дешевое сырье), возможность его рационального комплексного использования и более низкие производственные издержки (относительно меньшая арендная плата за землю, более низкий уровень заработной платы, возможность получения дешевой тепловой энергии для сушки пиломатериалов и других производственных потребностей за счет использования дров и древесных отходов, образующихся на всех стадиях технологического процесса). Каждое лесозаготовительное предприятие, имеющее лесопильноперерабатывающее производство, ведет свою деятельность в характерных только для него природно-производственных условиях, оказывающих влияние на все стороны организации переработки круглых лесоматериалов на высококачественную товарную продукцию. С учетом этих особенностей организации лесопильно-деревообрабатывающих производств на лесозаготовительных предприятиях и изложен материал в предлагаемом пособии. 8
Раздел I ЛЕСОПИЛЕНИЕ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛЕСОПИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 1.1. Характеристика сырья Сырьем для лесопильного производства служат круглые лесоматериалы различных пород и определенного размерно - качественного состава. В зависимости от назначения и получаемой из круглых лесоматериалов продукции в качестве сырья используются бревна или кряжи. Бревна предназначаются для выработки пиломатериалов общего назначения, а кряжи ² для получения специальных видов продукции, таких, как тара, лыжные и авиационные пиломатериалы и заготовки, шпалы и др. Поэтому кряжи имеют названия - тарный, лыжный, авиационный, шпальный и др. Бревна и кряжи различаются также по размерам и качеству, что указано в стандартах на круглые лесоматериалы определенных пород. Для выработки продукции лесопиления применяются хвойныеи лиственные породы, произрастающие на территории России. Из хвойных пород наиболее широко используется сосна, но на некоторых предприятиях преимущественно перерабатываются ель и пихта. Лиственница и кедр используются в меньших объемах. Из лиственных пород наибольшее применение получили береза и осина, в меньшей степени - ольха и липа. Для того чтобы повысить эффективность переработки пиловочного сырья, при использовании древесины различных пород необходимо учитывать технологические особенности, строение ствола дерева, различные физико-механические свойства древесины, которые оказывают влияние нараскрой и последующую обработку продукции. 9
1.1.1. Древесные породы, применяемые в лесопилении, и их технологические особенности Сосна, лиственница, кедр - породы с ярко выраженным различием между ядром и заболонью, они имеют определенную закономерность расположения сучков по длине и диаметру ствола дерева. Выделяются довольно четкие границы зон с наличием сучков, отличающихся по размерам и состоянию древесины (рис.1.1). Сучок - это часть ветви в стволе дерева, в продольном и поперечном разрезе он чаще всего имеет вид конуса. Рис.1.1. Закономерность распределения сучков в хлыстах хвойных пород (сосна, кедр, лиственница): 1 - продольный разрез; 2 - поперечные сечения хлыста (1-1 в комлевой части, 2-2 в средней части, 3-3 в вершинной части); А - зона с наличием мелких здоровых и крупных сучков; Б - зона отмерших некрупных сучков; В - бессучковая зона (высококачественная древесина) 10