СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СОРТИРОВКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
IMPROVEMENT OF AUTOMATED TIMBER SORTING
Юркин А.И. (СЛИ, г. Сыктывкар, РФ)
Yurkin, A.I. (The Syktyvkar state institute of wood)
Рассмотрены вопросы автоматизации сортировки лесоматериалов на нижних складах лесозаготовительных предприятий Республики Коми. Бревносбрасыватель с принудительным сталкиванием и светосигнальное устройство для управления механизмом сбрасывания бревен.
Issues of timber sorting automation at logging terminals of timber harvesting enterprises in the Komi republic are considered. The log release with force push and light signal device is used to manage the mechanism to throw off the logs.
Ключевые слова: транспортер продольный, транспортер поперечный, лесоматериал, механизм сбрасывателя, мальтийский механизм, элемент автоматики управления, световое реле, регистр физических эффектов.
Keywords: longitudinal conveyer line, transverse conveyer line, timber, release mechanism, Maltese-cross mechanism, automated control elements, network relay, physical effect register.
Для лесной Республики Коми актуально совершенствование технологии отдельных операций всех технологических процессов на нижних складах лесозаготовительных предприятий. Сортировка лесоматериалов на современных нижних складах является одним из основных видов работ. На сортировке лесоматериалов наибольшее применение получили лесотранспортеры, которые относятся к машинам непрерывного транспорта. Лесотранспортные транспортеры подразделяются на продольные и поперечные. Продольные транспортеры перемещают лесоматериалы в направлении их продольной оси, поперечные - в направлении, перпендикулярном оси. Ручная сортировка лесоматериалов является тяжелой операцией. Применение автоматизированной сортировки полностью устраняет ручной труд, приводит к уменьшению числа рабочих и повышает производительность лесотранспортера. При автоматизированной сортировке продольные транспортеры оборудуют бревносбрасывателями и командными аппаратами, обеспечивающими автоматическое управление их работой.
Устройство сбрасывателей и командные аппараты должны отвечать следующим основным требованиям: высокая точность сброски, определяемая разбросом торцов бревен, различных по диаметру и длине; минимальные разрывы между торцами бревен, поступающих по транспортеру; минимальное усилие сброски без резких динамических нагрузок на сбрасыватель; надежность работы независимо от сезона. Сбрасывание лесоматериалов при сортировке на продольных транспортерах осуществляется гравитационными бревносбрасывателями и бревносбрасывателями с принудительным сталкиванием бревен. У гравитационных бревносбрасывателей в качестве движущей силы используется собственный вес бревна. Бревносбрасыватели с принудительным сталкиванием бревен состоят из рычагов и привода. Бревносбрасыватели с принудительным сталкиванием могут иметь индивидуальный тип привода в виде гидро- или пневмоцилиндра, а также электродвигателя с редуктором. Привод смешанного типа представляет собой комбинацию индивидуального привода (обычно электромеханического) с использованием веса сбрасываемого бревна. Привод смешанного типа более надежен и обеспечивает большую точность сброски, чем привод с использованием веса сбрасываемого бревна. Конструкции и работа бревносбрасывателей разнообразны. Гравитационные бревносбрасыватели бывают с односторонней и двухсторонней сброской. Бревносбрасыватели с принудительным сталкиванием бревен встречаются с поступательно-возвратным и круговым движением рычагов.
Авторами рассматривается бревносбрасыватель продольного транспортера с поступательно-возвратным движением рычагов с пневмоприводом. Опыт эксплуатации таких бревносбрасывателей выявил причины не точности сброски бревен. Привод механизма сбрасывания с помощью пневмоцилиндра в условиях севера выполняет сброску бревен с запозданием, с перекосом и разбросом концов бревен. Основной причиной неудовлетворительной работы бревносбрасывателя является сжимаемость воздуха в пневмосистеме и недостаточное начальное усилие толкания.
Предлагается индивидуальный тип привода бревносбрасывателя с пневмоцилиндром заменить на бревносбрасыватель, где в качестве движущей силы используется гидроцилиндр. Рабочая жидкость в гидросистеме привода сбрасывателя практически несжимаема, благодаря чему гидравлический привод имеет следующие преимущества:
- толкание бревна выполняется с постоянной скоростью с самого старта;
- скорость передвижения толкания бревен остается неизменной при колебаниях приложенной к нему нагрузки;
- исполнительное звено движется равномерно без толчков;
- возможны остановки с высокой точностью позиционирования;
- возможно получения больших усилий при ограниченных габаритах исполнительного механизма.
Благодаря этим и другим качествам гидропривод бревносбрасывателя обладает решающим преимуществом перед пневматическим приводом бревносбрасывателей.
Сбрасыватель продольного транспортера (рис.1) состоит из транспортера 1, бревна 2, конечного выключателя 3 и сбрасывателя 4. Бревна 2 перемещаются транспортером 1. Позицирование для сбрасывания выполняется конечным выключателем 3. Используемый ранее пневмопривод бревносбрасывателя включал компрессор, ресивер, пневмоаппаратуру регулирования и управления пневмосистемой, пневмоцилиндр и механизм бревносбрасывателя. Для замены пневмопривода сбрасывателя продольного транспортера необходимо заменить пневмоцилиндр и пневмосистему на гидроцилиндр и гидросистему.
Рисунок 1- Сбрасыватель продольного транспортера:1- транспортер; 2 – бревно; 3 – конечный выключатель; 4 – сбрасыватель
Автоматизированная сортировка бревен будет обеспечиваться подачей команды на включение – выключение распределителя после нажатия бревном на конечный выключатель.
Качество сортировки лесоматериалов во многом зависит от совершенства устройства индикации положения и своевременной подачи команды на включение исполнительного механизма сбрасывания бревна.
Автором изучены физические эффекты и их применение при решении инженерных задач в области автоматизации различных технологических процессов на нижних складах. Для индикации перемещаемого объекта применяются отражение и испускание света, фотоэффект, изменение электрических и магнитных полей, эффект Доплера. В управлении перемещением объектов применяется действие магнитного поля на объект, передача давления жидкостями и механические колебания.
Рисунок 2- Сортировка бревен по диаметру: 1 – бревно; 2 – транспортер; 3 – лампочка; 4 – световой поток; 5 – световое реле
Рисунок 3- Сортировка бревен по длине: 1 – транспортер; 2 – бревно для сброса; 3 – короткое бревно; 4 – лампочка; 5 – световое реле; 6 – световой поток
Наиболее эффективными устройствами для управления исполнительным механизмом сбрасывателя лесоматериалов можно рекомендовать светосигнальные устройства, в частности световое реле. Получение команды на включение сбрасывателя 4 (рис.1) является прерывание светового потока 4 (рис.2) проходящего от лампочки 3 до светового реле 5 бревном 1. Для сортировки бревен по длине необходимо установить два светосигнальных устройства (рис.3). Одновременное прерывание световых потоков бревном назначенной длины будет командой на сброс лесоматериала. Короткие бревна будут поочередно прерывать световой поток светосигнальных устройств без команды на сбрасывание бревна.
Выводы
Бревносбрасыватели с принудительным сталкиванием пневмоцилиндром могут эксплуатироваться в условиях, допускающих разброс концов бревен и выполнение сброса бревен с запаздыванием. Пневмопривод сбрасывания бревен работает нестабильно в силу сжимаемости рабочего газа (воздуха) в пневмосистеме. Чередование мелких и крупных бревен создает неравномерную нагрузку, приводит к толчкам и заеданию исполнительного механизма.
Замена пневмопривода на гидропривод с использованием имеющихся рычагов сбрасывания потребует небольших затрат на внедрение гидросистемы.
Гидропривод бревносбрасывателя обеспечивает:
- высокую точность сброски и равномерное движение исполнительного звена;
- скорость движения механизма сбрасывания остается неизменной при колебаниях приложенной к нему нагрузки;
- возможны промежуточные остановки бревносбрасывателя с высокой точностью позицирования;
Самыми простыми устройствами индикации и сброски бревен являются конечные выключатели.
Многоцелевыми являются светосигнальные командные устройства.
Список используемых источников
1. Залегаллер Б.Г. Технология и оборудование лесных складов / Б.Г. Залегаллер, П.В. Ласточкин, С.П. Бойков. – М.: Лесная промышленность, 1984. – 350с.
2. Машины и оборудование лесозаготовок: Справочник /Е.И. Миронов, Д.Б. Рохленко, Л.Н. Беловзоров, Л.С. Матвеенко, Ю.М. Кулагин. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 440 с.
3. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод [текст]: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. направлениям подготовки дипломированных специалистов «Эксплуатация наземного транспортного оборудования» / под. ред. С.П. Стеснина: 4-е изд., стер. – М.: Академия, 2008. – 336 с.
4. Федосов Е.А. Машиностроение энциклопедия. Автоматическое управление. Теория. Е.А. Федосов. – М.: Машиностроение, 2000.- 688 с.
5. Клюев В.В. Машиностроение энциклопедия. Измерения, контроль, испытания и диагностика. В.В. Клюев. – М.: Машиностроение, 1996.- 460 с.