7.2 Способы раскроя бревен на пиломатериалы
При выработке пиломатериалов бревна распиливаются в продольном направлении. По числу одновременно работающих в станке (агрегате) пил различают индивидуальный и групповой способы распиловки бревен. Кроме этого, на участках формирования поперечных сечений пиломатериалов может быть выделен также индивидуально-групповой способ раскроя бревен.
Индивидуальный способ предусматривает последовательный раскрой – последовательное отпиливание одной пилой от бревна сортиментов (горбылей, досок, брусьев), а групповой – распиловку бревна одновременно несколькими пилами, установленными в соответствии с размерами выпиливаемых пиломатериалов на одном станке или на одной линии. Если на линии (в лесопильном потоке) раскрой бревна осуществляется последовательно с выпиловкой на станке с одной пилой крупных элементов бревна (брусьев, сегментов, секторов) с их последующей распиловкой на станке с несколькими пилами, то это индивидуально-групповой (смешанный) способ раскроя. При групповом способе следует различать распиловку регулируемыми, т.е. с возможностью изменения постава (схемы раскроя) перед каждым распиливаемым бревном, и нерегулируемыми поставами. Возможность распиловки бревен регулируемыми поставами на первом проходе заложена в конструкции. Характерным примером распиловки с нерегулируемыми поставами является распиловка бревен на лесопильных рамах.
По направлению пропилов в бревне, а также числу проходов бревна через бревнопильные станки (раньше только через лесопильную раму, а сейчас и через фрезерно-брусующие, ленточнопильные и круглопильные станки) различают распиловку вразвал и с брусовкой.
Распиловка бревен вразвал (рис. 7.2, а) характеризуется тем, что плоскости всех пропилов в бревне параллельны между собой. В этом случае из бревна выпиливают несколько необрезных досок и два горбыля. Этим способом почти полностью распиливают пиловочное сырье лиственных пород, иногда тонкомерные бревна хвойных пород диаметром 14 и 16 см. При распиловке развальным способом, например на станках с одной пилой, доски могут выпиливаться из бревна последовательно.
Рис. 7.2 Способы распиловки бревен:
а - вразвал; б, в - с брусовкой соответственно на один и на два бруса;г - секторный;
д - развально-сегментный; е - брусово-сегментный; ж - круговой
Распиловка бревен с брусовкой (рис. 7.2, б) отличается тем, что из бревна вначале получают двухкантный брус, необрезные доски и два горбыля (первый проход, рис. 7.2 б, 1). Затем брус распиливают в продольном направлении перпендикулярно его пластям на обрезные, необрезные доски и также на два горбыля (второй проход, рис. 7.2 б, 2). При распиловке толстомерных бревен диаметром от 40 см и выше из средней части бревна выпиливают два или три бруса (рис. 7.2, в, 1) с последующей их распиловкой на обрезные и необрезные доски (рис. 7.2, в, 2). Число горбылей, получаемых из бревна, зависит от числа выпиливаемых брусьев - при одном брусе 4, при двух 6 и при трех 8.
Распиловка с брусовкой имеет преимущества перед распиловкой вразвал, если необходимо вырабатывать обрезные пиломатериалы; она обеспечивает более высокий объемный выход, создаст лучшие условия для выработки спецификационных пиломатериалов за счет получения из брусовой зоны досок одной ширины, улучшает состав пиломатериалов по качеству за счет лучшего использования закономерностей кольцевого расположения качественных зон но поперечному сечению бревен. Недостатком распиловки бревен с брусовкой по сравнению с распиловкой вразвал является то, что для ее осуществления при групповой распиловке требуется два последовательно установленных многопильных станка или две лесопильные рамы. Несмотря на это, распиловкой с брусовкой перерабатывают до 60 % всего пиловочного сырья, в основном хвойного, диаметром от 18 см и более.
Кроме распиловки бревен вразвал и с брусовкой применяют специальные способы – секторный, развально-сегментный, брусово-сегментный, круговой и другие.
Для выработки специальных видов пилопродукции радиальной и тангенциальной распиловки, требующих четкой ориентации пластей досок относительно годичных слоев древесины, применяют секторный (рис. 7.2, г) и сегментный способы раскроя бревен. Разновидностями последнего являются развально-сегментный способ (рис. 7.2, д) для выработки пилопродукции преимущественно радиальной распиловки и брусово-сегментный – преимущественно для тангенциальной распиловки (рис. 7.2 д, е).
Секторный способ распиловки (рис. 6 г) характеризуется тем, что вначале бревно распиливается на секторы, а затем каждый сектор распиливается на радиальные (рис. 7.2, г, 1) или тангентальные (рис. 7.2, г, 2) пиломатериалы. Число секторов от 4 до 8, в зависимости от размеров бревен. Иногда одновременно с распиловкой бревна на секторы из его средней части выпиливают одну или несколько необрезных досок. Секторным способом распиливают бревна диаметром от 26 см и более.
При развально-сегментном способе распиловки (рис. 7.2, д) на первом этапе из средней части бревна получают несколько необрезных досок и из периферии два крупных сегмента. Затем сегменты раскраивают на односторонние обрезные доски радиальной распиловки. Развально-сегментный способ используют для распиловки бревен диаметром от 26 см и более.
Брусово-сегментный способ распиловки (рис. 7.2, е) отличается тем, что из средней части бревна выпиливают брус и из периферии два крупных сегмента. Затем брус и сегменты раскраивают на пиломатериалы тангентальной распиловки. Этот способ также рекомендуется для бревен диаметром 26 см и более.
Использование в восточных районах страны лесопильных рам в условиях чрезвычайного разнообразия природных условий и при наличии древесины различных пород, размеров и качества вызвало попытки применения комбинированных способов раскроя. К ним можно отнести комбинированный развально-сегментный способ распиловки крупномерного лиственничного сырья, при котором на первом проходе из центральной зоны бревна выпиливают пиломатериалы радиальной распиловки, а из периферийной – два обрезных сегмента и необрезные доски. На втором проходе обрезные сегменты (боковые тонкие двухкантные брусья) распиливают на обрезные радиальные и полурадиальные доски. При этом способе учитывается, что пиломатериалы радиальной и смешанной (полурадиальной) распиловки сушатся практически без брака и требуют вдвое меньше припусков на усушку по сравнению с тангенциальными.
К комбинированным способам раскроя также иногда относят брусово-развальную распиловку крупномерных сбежистых бревен, когда из средней части бревна получают длинномерную продукцию брусовым способом, а из периферийной зоны – необрезные доски с их последующей переработкой на заготовки, например поперечно-продольным раскроем.
Круговой способ раскроя (рис. 7.2, ж), применяемый при индивидуальной распиловке (на однопильных станках), характеризуется тем, что бревна после отпила горбыля и одной или нескольких досок или сегмента поворачиваются на тележке (каретке) на 90° для отпиливания следующей группы досок или, например, сектора и т. д. Этим способом возможен раскрой бревна с любым направлением резов. Раскрой круговым способом крупномерного бревна для пиломатериалов преимущественно радиальной, полурадиальной распиловки представлен на рис. 7.2, ж. Из рисунка видно, что радиальный раскрой бревен, вырезка, например, гнили в центре бревна легко осуществляются без предварительной сортировки бревен по размерам и качеству.
По направлению продольной оси бревна в бревнопильных станках различают распиловку параллельно оси бревна и параллельно образующей (сбегу) бревна. Сравнительно недавно распиловка параллельно образующей производилась только иногда, при индивидуальном способе, когда требовалось получить пиломатериалы с минимальным перерезанием годовых слоев, например при распиловке лыжных березовых кряжей.
Агрегатная переработка бревен в последние годы получает все более широкое распространение. При этой переработке из бревна фрезерными инструментами и круглыми пилами получают пиломатериалы (доски и брусья), из боковых зон вместо горбылей и реек технологическую щепу. Агрегатная переработка производительней традиционных способов распиловки бревен и позволяет повысить коэффициент комплексного использования сырья до 0,8...0,82. Схемы агрегатной переработки аналогичны распиловке бревен вразвал и с брусовкой.
Каждый способ распиловки бревна представляется в виде схемы, носящей название постава, на которой показаны порядок и место пропилов, их толщина. А понятие «постав пил» подразумевает набор пил в станке при групповой распиловке. Расстояние между пилами определяется толщиной межпильных прокладок, которая задается с учетом толщины пиломатериала.
По расположению пропилов относительно оси постава – линии параллельной линии пропилов и проходящей через центр вершинного торца бревна, – постав может быть симметричным и несимметричным. При симметричном поставе пропилы попарно симметричны относительно его оси, при несимметричном – пропилы несимметричны.
По числу досок постав может быть четным или нечетным. В нечетных симметричных поставах сердцевина бревна попадает в среднюю доску – сердцевинную, в четных симметричных поставах сердцевина попадает в центральный пропил между двумя центральными досками.
Постава составляют и рассчитывают до распиловки. Изменяя их, можно изменять размеры, качество и выход пиломатериалов. Поэтому существуют поставы максимальный (для обеспечения наибольшего объемного выхода пиломатериалов) и оптимальный (для наибольшего выхода спецификационных пиломатериалов, которые могут быть одинаковыми при определенных условиях).
Отсутствие до недавнего времени ЭВМ и специальных технологических программ по расчету поставов, их проектированию, планированию раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы, а также ряд других причин привели к тому, что теория раскроя в практике лесопиления широкого использования не получила. Применение разработанных графоаналитических методов в основном сводится к выполнению следующих правил:
- рекомендуется распиловка пиловочника с брусовкой. Это обеспечивает меньшее варьирование ширины досок, лучшее использование качественных зон бревен и некоторое увеличение объемного выхода пиломатериалов;
- при распиловке с брусовкой наиболее целесообразной толщиной (высотой) бруса является его величина, равная 0,7d ± 0,1d;
- почти всегда рекомендуется метод последовательной оптимизации: для первого прохода составляют основной постав из пифагорической зоны для бруса толщиной (0,6...0,8)d, для второго прохода – постав на развал этого бруса. Между тем метод полного перебора вариантов на ЭВМ показывает, что оптимальная толщина бруса в зависимости от размерной спецификации пиломатериалов может колебаться от 0,5d до 0,9d;
- рекомендуются симметричные поставы. Несимметричные поставы увеличивают число вариантов ширины досок, создают эксцентричную нагрузку па пильные рамки лесопильных рам;
- в центральной части постава рекомендуется устанавливать толстые доски, по краям постава толщина досок уменьшается;
- разница в толщине досок в поставе не должна быть менее 3...5 мм;
- рекомендуется сортировка пиловочных бревен по четным или группам четных диаметров без учета границ эффективности действия того или иного постава, особенностей формы бревен и пр.