Шпалы: планирование рациональной распиловки сырья

В процессе выпиловки шпал получается сопутствующая продукция: горбыль и необрезная доска (шпальная вырезка), которые также являются товаром и подлежат учету в общем объеме шпалопиления, ибо идут в дальнейшую переработку или отпускаются как самостоятельный конечный продукт. Шпальная вырезка относится к необрезным пиломатериалам и должна удовлетворять ГОСТ 8486-86 "Пиломатериалы хвойных пород".

Схемы раскроя оказывают существенное влияние на производительность шпалорезных станков, коренным образом меняют технологическую компоновку цехов. Как правило, технология распиловки с производством шпальной вырезки предполагает использование ее как самостоятельной продукции и в шпалоцехах отсутствуют потоки переработки сопутствующих материалов.

Реже проектируются потоки распиловки шпальной вырезки на тару или черновые заготовки. При выпиловке шпал из утолщенных горбылей возрастает производительность шпалоцехов, но обязательно предусматривается создание потока переработки горбылей на ящичную тару или их рубка на технологическую щепу. Выбор схемы раскроя, а следовательно, технологии цеха диктуется экономической целесообразностью, эффективностью производства и сбытом продукции.

При выпиловке шпал на круглопильном или ленточнопильном станках периодического действия шпальный кряж закрепляется на тележке сбоку специальными крючьями и в процессе распиловки поворачивается вокруг своей оси, перезакрепляясь несколько раз. Для шпалопродукции, выпускаемой по ГОСТ 78-69, были разработаны более сорока схем рационального раскроя, дающих наибольший выход продукции при определенных диаметрах шпальных кряжей. Эти схемы утратили свое значение с введением ГОСТ 78-89.

С учетом размеров новых видов и типов шпал предложены семь основных схем рационального раскроя, охватывающих диаметры от 255 до 700 мм, которые предусматривают выпиловку из одного кряжа от одной до четырех шпал с получением попутной продукции в виде необрезных досок и деловых горбылей. Эти схемы могут быть трансформированы и для выпиловки шпал без получения необрезных досок, при этом на 10-15% повысится производительность шпалорезного оборудования, но необходима организация переработки деловых горбылей на технологическую щепу или пиломатериалы. Наиболее распространенные технологии переработки сопутствующей продукции будут рассмотрены ниже.

Расчет наименьшего диаметра кряжа для выпиловки обрезных шпал и переводных брусьев производится графоаналитическим методом с учетом ширины пропила и усушки. Наименьший диаметр кряжа для выпиловки одной или нескольких шпал вычисляется исходя из вида и геометрических размеров каждой шпалы.

Ниже приводится методика и результаты расчетов диаметров сырья при выпиловке от 1 до 4 шпал из одного кряжа. В связи с тем, что принято всего четыре схемы распиловки, при первой схеме возможна выпиловка шпал трех типов и трех видов, а это соответствует девяти программам раскроя; при второй, третьей и четвертой схемах раскроя возможно выпиливать шпалы трех типов одного вида - обрезных, что также соответствует девяти программам. При четвертой схеме возможно также выпиливать полуобрезные шпалы первого типа. Следовательно, при выпиловке от одной до четырех шпал из одного кряжа получается девятнадцать программ раскроя.

Расчет диаметров кряжей для одношпальной схемы раскроя 

 Необрезные шпалы

         
Результаты расчета представлены в таблице: 

Обрезные шпалы

Подставляя данные в формулы (2) и (3), получим следующие минимальные диаметры кряжей и ширину верхних пластей шпал b': 

 Полуобрезные шпалы

Подставляя геометрические размеры сечений шпал в формулу (4), получим значения минимальных диаметров:

Расчет диаметров кряжей для двухшпальной схемы раскроя

Из формул (5) и (6) получим минимальные диаметры кряжей и высоты боковых пропилов h1 шпал.

~

Расчет диаметров кряжей для трехшпальной схемы раскроя

При выпиловке из кряжа трех шпал раскрой, как правило, несимметричен относительно центра поперечного сечения, как и в одношпальной схеме раскроя. Поэтому целесообразно использовать для расчета формулу (1), представив в виде:

Результаты расчета диаметров кряжей для трехшпальной схемы раскроя в таблице:

Расчет диаметров кряжей для четырехшпальной схемы раскроя 

 Полуобрезные шпалы первого типа

Подставив геометрические размеры параметров в формулу (9), получим минимальный диаметр d=569 мм; толщина вырезки x = d - 2b1 - 2p = 45 мм. 
 

Обрезные шпалы

Полученные значения приведены в таблице:

Значения минимальных диаметров кряжей для всех девятнадцати программ распиловки сведены в таблицу:

На рисунке в галерее приведены схемы рационального раскроя сырья для шпал I типа всех видов при диаметрах кряжей, мм: I схема - 293…298; II схема - 299…337; III схема - 338…418; IV схема - 419…516; V схема - 517…568; VI схема - 569…605; VII схема - от 606.

Схемы рекомендуются для практического применения в шпалорезных потоках при выпиловке шпал всех типов и видов из сырья диаметром от 255 до 700 мм. Диаметры шпального кряжа более 700 мм встречается крайне редко; их объем в общем составе сырья не превышает 3%. При переработке таких кряжей рекомендуется применение индивидуальных схем, ориентированных на заказ для распиловки на станках с навесными пилами. И в этом случае рекомендуется изложенная выше методика для организации рационального раскроя.

Схемы распиловки, приведенные на рисунке, рассчитаны на программу выпиливания необрезных досок, отвечающих ГОСТ 8486-86, с учетом припусков на усушку и потери в отходы. При организации переработки деловых горбылей на пилопродуцию или щепу рекомендуется проводить распиловку по тем же схемам без выпиливания необрезных досок. Производительность шпалопиления возрастет при этом на 20-25%.