2 Технологический раздел

2.1 Составление плана раскроя брёвен и расчёта баланса древесины

Спецификация пиловочного сырья и пиломатериалов представлена в таблицах 2.1 и 2.2 соответственно.

Таблица 2.1-Спецификация пиловочного сырья

Диаметр брёвен, мм	% брёвен по объёму	Распределение брёвен по сортам, %			Всего
				
16	20	26	46	28	100
22	50	26	46	28	100
32	30	26	38	36	100
Всего	100	Средняя длина бревна L=5м

Таблица 2.2- Спецификация пиломатериалов

Толщина, мм	Ширина, мм						Всего, м3
	75	100	125	150	175	200
25	х	х	х	х	х
32				х
40						х
75		х		х		х
Всего, м3							1000

Распиливать брёвна будем брусово-развальным способом. В первом проходе выпиливаем из центральной части бревна брус толщиной, равной ширине досок по спецификации, а из боковых – необрезные доски по спецификации. Во втором проходе брус распиливаем на обрезные и необрезные доски по спецификации.

Составляем постав на распиловку брёвен диаметром d=22 см. С учётом спецификации будем выпиливать в первом проходе брус толщиной 150 мм и 2 доски толщиной 25 мм. Во втором проходе будем выпиливать 4 доски толщиной 32 и 2 доски толщиной 25 мм.

На рис. 2.1 показан составленный постав.

Рисунок 2.1 - Постав для диаметра d=22 см

Рассчитываем составленный постав.

Сначала найдём ширину пифагорической зоны:

где d и D - диаметр бревна в вершинном и комлевом торцах, мм.

Диаметр бревна D определяем по [1] формула 6:

где с – сбег бревна, с=0,84 см/м.

L – длина бревна, м.

Найдём расстояние между наружными пастями крайних досок в первом проходе:

Т.к. расстояние между наружными пастями крайних досок больше ширины пифагарической зоны к E_н. > E_кр, то делаем вывод, что крайние доски должны быть укорочены.

Рассчитываем оптимальную ширину доски по формуле [1] c.86:

Принимаем ширину доски b₀= 75 мм.

Длину укороченной доски определяем по формуле [1] c.86:

где d_р.- расчётный диаметр бревна в том сечении, где будет нужная ширина доски, см;

Расчётный диаметр бревна d_р. определяем по [1] c. 89:

где b_д. - ширина доски, мм;

Принимаем стандартную длину

Рассмотрим второй проход.

Найдём расстояние между наружными пастями крайних досок во втором проходе:

Т.к. расстояние между наружными пастями крайних досок больше ширины пифагарической зоны E_н. > E_кр, то делаем вывод, что крайние доски должны быть укорочены.

Рассчитываем оптимальную ширину доски по формуле [1] c.86:

Принимаем ширину доски b₀= 100 мм.

Принимаем стандартную длину

Объём досок рассчитываем по формуле:

где L –длина доски, м;

B, H-ширина и толщина доски соответственно, мм;

n-количество досок одного размера.

Рассчитываем объём досок выпиленных за брусом в первом проходе:

Рассчитываем объём досок, выпиленных во втором проходе.

где V_бр-объём досок, выпиленных из пласти бруса;

V_з.бр.-объём досок, которые не входят в пласть бруса.

Объём всех досок полученных из бруса

Находим объём досок выпиленных в двух проходах:

Находим объёмный выход досок по [1] формула 15.

где V_д- объём выпиленных пиломатериалов, м³;

V_б- объём бревна, м³ – находим по [2] табл.6 приложения.

Аналогично составляем и рассчитываем остальные поставы.

Результаты составления и расчёта поставов для выполнения данной спецификации пиломатериалов приведены в таблице 2.3.

Таблиц 2.3 – Ведомость расчёта поставов

Размеры брёвен	Постав	Расстояние между пластями досок, мм	Стандартные размеры досок						Количество досок			Объём досок, м3		ŋ п/м,%
			толщина, мм	ширина, мм			длина, м
1	2	3	4	5			6	7				8	10
d=16 см, L=5 м, V=0,124 м3	100/1-25/2	102,8	100	-			5					-	49,4
		159,2	25	75			2,5	2				0,00938
	25/2-25/2-25/2	55,2	25	100			5	2				0,02500
		114	25	100			5	2				0,02500
		172,8	25	75			2	0,5				0,00187
Всего												0,06125
1	2	3	4		5	6				7	8			10
d=22 см, L=5 м, V=0,230 м3	125/1-25/4	128,4	125		-	-				-				57,2
		184,8	25		125	4,25				2	0,02656
		241,2	25		75	1				2	0,00375
	25/8	55,2	25		125	5				2	0,03125
		114	25		125	5				2	0,03125
		172,8	25		125	5				2	0,03125
		231,6	25		125	2				2	0,0075
Всего											0,1315

Продолжение таблицы 2.3

d=22 см, L=5 м, V=0,230 м3	150/1-25/2	153,9	150	-	5	1		56,79
		210,3	25	75	4,5	2	0,01688
	25/7	25,8	25	150	5	1	0,01875
		84,6	25	150	5	2	0,03750
		143,4	25	150	5	2	0,03750
		202,2	25	100	4	2	0,02000
Всего							0,13062
d=22 см, L=5 м, V=0,23 м3	150/1 - 25/2	153,9	150	-	5	1	-	58,32
		210,3	25	75	4,5	2	0,01688
	32/4-25/2	69,6	32	150	5	2	0,04800
		142,8	32	150	5	2	0,04800
		201,6	25	100	4,25	2	0,02125
Всего							0,13413
d=32 см, L=5 м, V=0,480 м3	200/1-25/4	204,9	200	-	5	1		64,58
		261,3	25	175	5	2	0,04375
		317,7	25	125	3	2	0,01875
	40/5-25/4	41,2	40	200	5	1	0,04000
		130,8	40	200	5	2	0,08000
		220,4	40	200	5	2	0,08000
		279,2	25	150	5	2	0,03750
Всего							0,31000
d=32 см, L=5 м, V=0,480 м3	200/1-25/4	204,9	200	-	5	1		66,54
		261,3	25	175	5	2	0,04375
		317,7	25	100	3,75	2	0,01875
	75/3-25/4	77,3	75	200	5	1	0,07500
		239,1	75	200	5	2	0,15000
		297,9	25	125	4,5	2	0,02812
		356,7	25	75	1	2	0,00375
Всего							0,31938

Находим количество брёвен, которые необходимо распилить с учётом нужного количества пиломатериалов по спецификации, т.е. 1000 м³. Объём брёвен В (м³) для выпиливания 1000 м3 пиломатериалов находим по [3] формула (1):

где – средний выход обрезных досок.

ŋ_ср находим по [3] формула (2):

где ŋ₁, ŋ₂… ŋ_i – объёмный выход досок по каждому поставу, %;

P₁, P₂… P_i – доля брёвен соответствующих диаметров по спецификации, %.

Т.к. брёвна с диаметрами d=16, 22 и 32 см распиливаются по разным поставам, то сначала находим средний объёмный выход для каждого из диаметров.

Находим объём брёвен каждого диаметра по [3] формула (3):

Находим количество таких брёвен (штук) с учётом объёма одного бревна соответствующего диаметра по [3] формула (4):

Результаты распределения брёвен заносим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Распределение брёвен

Характеристика брёвен			Доля брёвен в общем объёме, %		Количество брёвен
d, см	L, м	V, м3			м3		шт.
16	5	0,124	20	343,23		2769
22	5	0,23	50	858,08		3731
32	5	0,48	30	514,85		1073
Всего			100		1716,16		7573

Составляем план раскроя брёвен.

Данные по плану раскроя оформляем в виде таблицы 2.5.

Номер постава	dбр, см	Количество брёвен распиленных по поставу		Размеры выпиленных досок								Всего досок, м3
				25×75	25×100	25×125	25×150	25×175	32×150	40×200	75×200
		шт.	м3	Объём досок выпиленных со всех брёвен, м3
1	16	2769	343,23	31,15	138,45								169,6
2	22	1244	286,03	4,66		158,92							163,59
3	22	1244	286,03	21,0	24,88		116,61						162,49
4	22	1244	286,03	21,0	26,43				119,42				166,86
5	32	537	257,28		5,37	10,07	20,14	23,49		107,4			166,57
6	32	537	257,28	2,013	10,07	15,10		23,49			120,82		171,49
Всего				79,82	205,34	184,04	136,75	46,98	119,42	107,2	120,6		1000,6

Таблица 2.5 – План раскроя брёвен

Находим фактический объёмный выход досок по плану раскроя

Рассчитываем баланс древесины.

Для расчёта баланса выбираем один постав, объёмный выход досок в котором ближе к среднему входу досок по плану раскроя, а диаметр бревна – к среднему диаметру брёвен по спецификации.

Выбираем постав для бревна диаметром d=22 см с объёмным выходом ŋ=58,32%.

Если принять объём сырья за 100, то баланс древесины можно отразить в следующем виде:

где ŋ_пм. - объёмный выход пиломатериалов, %;

ŋ_к.отх. = ŋ_от.+ŋ_г.+ŋ_р. – количество кусковых отходов(отрезков, горбылей, реек), %;

ŋ_оп.- количество опилок, %;

ŋ_пот.= ŋ_ус.+ŋ_расп. – безвозвратные потери (усушка, распыл), %.

Объёмный выход пиломатериалов ŋ_пм определён в результате расчёта постава.

Объёмный опилок (процент от объёма бревна) определяем по формуле

Объём опилок V_оп, м³, при распиловке бревна на обрезные доски находим по формуле [1] с.98

где V_оп.(р.) – объём опилок , полученных при распиловке бревна, м³;

V_{оп (обр)} - объём опилок , полученных при обрезке досок, м³.

Объём опилок , полученных при распиловке бревна

где d_ср – диаметр бревна на середине его длины, м;

h_бр.^’ – толщина бруса с припуском на усушку, м³;

z₁, z₂ – количество пропилов соответственно в  и  проходах;

s₁, s₂ – толщина пропила соответственно в  и  проходах, м – принимаем s₁₌0,0022 м, s₂=0,0036 м ;

L – длина бревна.

Находим диаметр бревна в комлевом торце

Средний диаметр бревна находим по формуле

Объём опилок, полученных при обрезке досок:

где а₁', а₂'… а₁' – толщина доски с припуском на усушку, м;

l₁, l₂… l_m – длина доски;

n₁, n₂… n_m – количество досок заданной толщины и длины;

s_обр. – ширина пропила на обрезном станке, м.

Доля опилок при распиловке бревна:

Объём усушки (процент от объёма бревна) можно определить по формуле

где - объём выпиливаемых досок соответственно в сыром и сухом виде, м³;

Рассчитываем объём досок в первом проходе:

Рассчитываем объём досок во втором проходе.

;

Потери древесины на распыл составляют 1-2% от объёма бревна.

Безвозвратные потери ŋ_пот.= 4,26+1,5=5,76%.

Объём кусковых ŋ_к.отх.=100-( ŋ_пм+ŋ_пот+ ŋ_оп)=100-(58,32+5,76+14,4)=21,52 %.

Таблица 2.6 – Баланс древесины по поставу

Название продукции, отходов и потерь	Количество
	м3	%
Продукция обрезные доски	0,1341	58,32
Отходы опилки кусковые отходы всего	0,0332 0,0495 0,0827	14,4 21,52 35,92
Потери усушка распыл всего	0,0098 0,0032 0,0130	4,26 1,5 5,76
Всего	0,230	100

Кусковые отходы перерабатывают на технологическую щепу, выход которых составляет в среднем 90% от объёма отходов. Их используют в качестве сырья для производства древесностружечных плит. Остальные 10% составляют мелкие щепки, которые добавляют к опилкам.

Кондиционная технологическая щепа составляет

Мелкие щепки составляют

Результата расчёта баланса древесины по плану раскроя с учётом переработки кусковых отходов на технологическую щепу приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Баланс древесины по плану раскроя

Название продукции, отходов и потерь	Количество
	м3	%
Продукция обрезные доски технологическая щепа всего	1000,6 332,42 1333,02	58,32 19,37 77,69
Отходы Опилки мелкие щепки всего	247,12 36,90 284,02	14,4 2,15 16,55
Потери усушка распыл всего	73,18 25,94 98,85	4,26 1,5 5,76
Всего	1716,16	100

Определяем сортовой состав пиломатериалов.

Сортовой состав пиломатериалов необходимо знать для того, чтобы можно было рассчитать экономические показатели и выбрать наиболее эффективные направления дальнейшего использования досок в зависимости от их качества.

Для нахождения распределения досок по сортам необходимо знать нормативы сортового состава пиломатериалов при распиловке брёвен в зависимости от их размеров, качества и породы древесины. Эти нормативы разработаны на основе экспериментальных распиловок брёвен.

Доля пиломатериалов каждого сорта в их общем составе (%) определяется по формуле:

где C_n(m) – доля пиломатериалов n-го сорта, выпиленных с брёвен m-го сорта, %;P_n(m) – нормативный процент досок n-го сорта, выпиленных с брёвен m-го сорта ([2] табл. 8 прил.) ,%; доля a_m – доля брёвен m-го сорта по спецификации сырья, %.

Аналогичным образом делается расчет для остальных бревен. Средневзвешенное значение доли досок n-го сорта будет равно суммарному значению доли досок n-го, т.к. брёвна из одной размерной группы.

Объём пиломатериалов каждого сорта определяют по формуле:

Где А_п – объём пиломатериалов n-го сорта, м³;

А_пл.р. – общий объём выпиленных досок по плану раскроя, м³;

C_n.(ср.) – средневзвешенный процент досок n-го сорта, %.

Таблица – Распределение пиломатериалов по сортам

Сорт бревна	Распределение пиломатериалов по сортам, %					Всего
	0				
D16, 22, 32 см
	1,153	1,801	2,022	2,417	2,607	10
	3,064	9,584	13,928	24,664	28,76	80
	0,45	1,263	1,384	2,526	4,377	10
	4,667	12,648	17,334	29,607	30,701	100
Средневзвешенное значение, %	4,667	12,648	17,334	29,607	35,744	100
Распределение выпиливаемых пиломатериалов, м3	46,697	126,552	173,439	296,239	357,644	1000,6