4085

2

УДК 674

Ефимова, Т. В. Технология деревообработки Текст: методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 150405 – Машины и оборудование лесного комплекса / Т. В. Ефимова, Т. Л. Ищенко ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 36 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 1 от 28 октября 2011 г.)

Рецензент Генеральный директор ЗАО фирма «Гранд» Ю.П. Соловьев

3

ВВЕДЕНИЕ

Дерево – один из самых популярных строительных и поделочных материалов. Благодаря высокой механической прочности, лѐгкой обрабатываемости режущими инструментами, способности удерживать гвозди и шурупы, способности к склеиванию и отделке, небольшому объѐмному весу, низкой теплопроводности, хорошим тепло- и звукоизолирующим свойствам, а также природному цвету и рисунку текстуры древесину широко применяют как конструкционный материал в деревообрабатывающей промышленности.

К достоинствам древесины следует также отнести и то, что ресурсы еѐ постоянно восстанавливаются как благодаря деятельности человека, так и самопроизвольно.

Недостатки древесины – это горючесть, низкая биоустойчивость, гигроскопичность и некоторые другие свойства, зависящие от породы древесины, условий произрастания и т.д.

Среди всех производств, занятых механической и химико-механической обработкой древесины, можно выделить две большие группы: группу производств первичной обработки древесины (производство пиломатериалов, плит, фанеры, шпона) и группу производств вторичной обработки (производство изделий из древесины, деталей машин, столярных деталей и др.).

В настоящее время, с развитием переработки отходов от основных производств, можно выделить отдельную группу производств по обработке отходов и неделовой древесины. Это производства, вырабатывающие различные древесные плиты (древесностружечные, древесноволокнистые и фиброцементные), древесную муку и др.

Дисциплина "Технология деревообработки" является одной из специальных в учебном плане дисциплин, позволяющей дать профессиональные знания инженеру по специальности "Машины и оборудование лесного комплекса".

Вметодических указаниях представлены лабораторные работы по наиболее важным темам курса.

Врезультате освоения дисциплины студент будет знать структуру производственного и технологического процессов деревоперерабатывающих производств, основные направления развития отрасли.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КАЧЕСТВА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ В УЧЕБНО-ОПЫТНОМ ЛЕСХОЗЕ ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»

Цель работы: знакомство со стандартами на пиловочные бревна и приобретение навыков по обмеру, учету и сортировке по размерам и качеству пиловочного сырья.

Общие сведения:

1. Краткие теоретические сведения

1.1. Общие сведения о сырье Сырье для выработки пилопродукции поставляется в виде хлыстов и пи-

ловочных бревен.

Хлыст – ствол срубленного дерева, отделенный от корневой части и вершины, очищенный от сучьев.

Пиловочное бревно – сортимент, полученный из хлыста и предназначенный для выработки пилопродукции.

Различают бревна: комлевые, срединные и вершинные. Комлевые – бессучковые, имеющие внутренние сучки, невидимые на наружной поверхности. Срединные – с заросшими сучками, выявленные на поверхности утолщениями. Вершинные – с открытыми, выступающими наружу сучками.

1.2. Параметры пиловочного сырья Основными параметрами пиловочного сырья являются: диаметры верх-

него и нижнего торца, длина, сбег и объем. Диаметр (толщина) верхнего и нижнего торцов измеряется в сантиметрах. Расчетным диаметром считается полусумма наибольшего и наименьшего диаметров в верхнем торце бревна в двух взаимоперпендикулярных направлениях. Толщина бревен измеряется без учета коры. Значение толщины круглых лесоматериалов меньше 14 см округляют до целого числа, при этом доли менее 0,5 см не учитывают, а долю 0,5 см и более приравнивают к большему целому числу. Значение толщины круглых лесоматериалов 14 см и более округляют до четного числа, при этом доли менее целого нечетного числа не учитывают, а целое нечетное число и доли более нечетного округляются до большего целого числа.

5

Длину круглых лесоматериалов измеряют по наименьшему расстоянию между торцами в метрах, с округлением до 0,01 м. В случае косого среза торцов длину определяют по наименьшему расстоянию между торцами.

Длина бревна и градация по длине установлена в зависимости от назначения лесоматериалов. Для выработки пиломатериалов общего назначения длина бревен предусматривается: для хвойных пород от 3 до 6,5 м, для лиственных пород от 2 до 6 м с градацией 0,25 м, для твердолиственных пород от 1 до 6 м с градацией 0,1 м. Бревна должны иметь обязательный припуск по длине

3-5 см.

При определении объема лесоматериалов припуски по длине в расчет не принимают.

При нарушении градации длины (включая минимальный припуск) объем бревна определяют по ближайшей меньшей длине, установленной в стандартах на лесоматериалы.

Объем бревна измеряют с точностью до двух десятичных знаков, для тонкомера до трех, в м3. Существует три способа определения объемов хлыстов

ибревен: аналитический, табличный и физический.

1.3.Определение объемов хлыстов и бревен

1.3.1. Аналитический способ основывается на существовании функциональной связи между площадью поперечного сечения и длиной хлыста (бревна). Так, объем хлыста Vх или его частей в полиномиальных моделях можно определить как сумму объемов бесконечно тонких пластинок – поперечных отрезков. Тогда, в пределе, считая хлыст телом вращения с образующей, имеем

6

Взависимости от степени полинома подынтегрального выражения можно определить объем хлыста или бревна с различной степенью точности.

Вычисления объемов единичных хлыстов и отрезков по простым формулам таксации приводит к большим погрешностям. Поэтому для определения объемов длинных круглых сортиментов и хлыстов применяют сложные формулы, при пользовании которыми погрешность не превышает 1,9 %. Их строят на основании простых формул путем суммирования выражений для коротких отрезков хлыста.

С 1 июля 2009 года введен в действие ГОСТ Р 52117-2003 «Лесоматериалы круглые. Методы измерений», разработанный ФГУП «ГНЦ ЛПК». Стандарт предусматривает шесть поштучных (срединного сечения, усеченного конуса, секционный, верхнего диаметра и среднего сбега, концевых сечений, таблиц объемов) и три групповых (складочный, плотный и весовой) метода определения объемов бревен.

1.3.3. Физическими способами определения объема являются ксилометрический и весовой. Ксилометрический способ основан на известном законе физики: тело, погруженное в жидкость, вытесняет ее в объеме, равном своему объему. Приборы для измерения объема древесины по вытесненному объему жидкости называются ксилометрами. Весовой способ основан на том же физическом явлении: тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. Прибор для измерения объема по весовому способу называется гидростатическими весами. Исследуемый круглый лесоматериал сначала взвешивают в воздухе, а затем в воде. Разница между весом лесоматериала в воздухе и воде представляет собой вес воды, вытесненной древесиной. По массе вытесненной воды вычисляют ее объем, в данном случае совпадающий с объемом круглого лесоматериала.

Влесопильном производстве, оснащенном средствами регистрации размеров лесоматериалов в комплексе с компьютерным оборудованием, определение объемов хлыстов и бревен происходит автоматически по соответствующим математическим моделям.

2. Качество пиловочного сырья

2.1.Пороки строения древесины

В зависимости от условий роста, климатических зон произрастания древесины наиболее часто встречаются следующие пороки древесины.

7

Сучок – часть ветви, заключенная в древесине ствола. Сучки бывают: открытые, заросшие; здоровые, загнившие, гнилые, табачные; круглые, овальные, продолговатые.

Трещины – разрыв древесины вдоль волокон. Трещины бывают: метиковые, отлупленные, морозные, усушки, боковые; несквозные, сквозные, глубокие, неглубокие, сомкнутые, разошедшиеся.

Наклон волокон – отклонение направления волокон от продольной оси лесоматериала.

Сердцевина – узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой ткани, характеризующаяся бурым или более светлым, чем у окружающей древесины цветом.

Пасынок – отставшая в росте или отмершая вторая вершина, пронизывающая сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении. Обычно наблюдается на боковой поверхности в виде сильно вытянутого овала, у которого один диаметр превышает другой более чем в 4 раза.

Сухобокость – омертвевший в процессе роста дерева участок поверхности ствола, возникающий в результате повреждений (ушиб, заруб).

Прорость – зарастающая или заросшая рана, сопровождающаяся радиальной щелевидной полостью, как правило, заполненная остатками коры и омертвевшими тканями.

Рак – углубление или вздутие, возникающее на поверхности растущего дерева в результате действия грибов или бактерий.

Пороки строения древесины, главным образом, затрудняют механическую обработку древесины, снижают ее механические свойства, нарушают однородность и строение, правильность формы сортимента, целостность древесины.

2.2. Пороки формы бревна Пиловочные бревна имеют следующие основные пороки формы.

Сбежистость ( S ) – постепенное уменьшение диаметра круглых лесоматериалов на всем их протяжении. Сбежистость изменяется у разных бревен в больших пределах. Для расчетов средний сбег пиловочных бревен ( Sср ) прини-

мают в сантиметрах на метр (см/м) или в процентах (%).

Закомелистость – резкое увеличение диаметра комлевой части круглых лесоматериалов, когда диаметр комлевого торца не менее чем в 1,2 раза пре-

8

вышает диаметр сортимента, измеренный на расстоянии 1 м от этого торца. Закомелистость круглых лесоматериалов может быть двух видов:

округлая – с округлой формой поперечного сечения; ребристая – со звездчато-лопастной формой поперечного сечения.

Овальность – форма поперечного сечения торца круглого лесоматериала, у которого больший диаметр превышает меньший не менее чем в 1,5 раза.

Нарост – резкое местное утолщение ствола различной формы и размеров. Кривизна – отклонение продольной оси сортимента от прямой линии, обусловленное его искривлением. Кривизна может быть двух видов: простая – характеризующаяся только одним изгибом сортимента; сложная – характеризующаяся двумя и более изгибами сортимента в одной или нескольких плоско-

стях.

2.3. Грибные поражения Грибные ядровые пятна – ненормально окрашенные участки ядра без по-

нижения твердости древесины, возникающие в растущем дереве под воздействием дереворазрушающих грибов.

Заболонные грибные окраски – ненормально окрашенные участки заболони без понижения твердости, возникающие в срубленной древесине под воздействием деревоокрашивающих грибов, не вызывающих образование гнили.

Данные окраски и пятна не влияют на механические свойства, но ухудшают внешний вид и повышают водопроницаемость.

Заболонная гниль – гниль, возникающая в заболони срубленной древесины, с желтовато-бурым или розовато-бурым оттенком у хвойных пород и пестрой окраской у лиственных пород.

Ядровая гниль – гниль, возникающая в ядре растущего дерева, характеризующаяся пониженной твердостью.

Наружная трухлявая гниль – бурая трещиноватая гниль, возникающая преимущественно в наружной заболонной или ядровой части лесоматериала.

Различные гнили снижают механические свойства древесины. 2.4. Биологические повреждения

Червоточина – ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми. Поверхностная червоточина не влияет на механические свойства древесины; неглубокая и глубокая – нарушает целостность древесины и снижает ее механические свойства.

10

0,9d р ; для березы допускается измерять по усу бровки раневого пятна C , длина

которого примерно соответствует диаметру заросшего сучка (в сантиметрах) (рис. 3).

Рис. 1. Измерение открытых сучков:

а) хвойные породы; б) лиственные породы

Рис. 2. Измерение заросших сучков

Рис. 3. Измерение заросших сучков

по высоте

в лесоматериалах лиственных пород по наибольшему диаметру раневого пятна

3.2. Трещины Метиковую и отлупную торцовые трещины измеряют по наименьшему

диаметру круга d или по наименьшей толщине вырезки а , в которые они могут быть вписаны (рис. 4).

Рис. 4. Измерение торцовых трещин: а – простая метиковая; б – сложная метиковая; в – отлупная

Торцовую трещину усушки измеряют по длине.