4708

2

УДК 674.093

Кантиева, Е. В. Теоретические основы методов раскроя древесного сырья [Текст] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 35.04.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / Е. В. Кантиева, А. А. Мещерякова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2015. – 48 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 6 от 27 марта 2015 г.)

Рецензент канд. техн. наук, инженер-конструктор ОАО ХК «Мебель Черноземья» И.М. Чеботарева

Методические указания могут быть использованы при обучении слушателей по соответствующим программам дополнительного профессионального образования.

3

Оглавление

Лабораторная работа № 1.

Исследование влажности и плотности древесины и их изменчивость в стволе дерева……………………………………………………………………….4 Лабораторная работа № 2.

Исследование влияния размеров и структуры годичного слоя на плотность древесины……………………………………………………………………………8 Лабораторная работа № 3.

Исследование распределения сучков в пиловочных бревнах и их влияние на ориентирование бревен при распиловке………………………...……………13 Лабораторная работа № 4.

Исследование распределения сучков на пластях пиломатериалов и их влияние на раскрой досок на заготовки …………………………….....................18 Лабораторная работа № 5.

Оптимизация раскроя пиломатериалов на заготовки……………………………23 Библиографический список……………………………………….…………….…45 Приложения…………………………………………………………………………46

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ ИЗМЕНЧИВОСТИ В СТВОЛЕ ДЕРЕВА

Цель работы: Определение влажности и плотности древесины в различных частях ствола дерева.

Задачи:

1.Определение влажности древесины контрольным сушильно-весовым методом.

2.Определение плотности ядровой древесины.

3.Определение плотности заболонной древесины.

4.Расчет плотности древесины при заданной влажности.

Приборы, оборудование

Штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм. Весы электронные с погрешностью не более 0,01 г. Влагомер с погрешностью не более 0,1 %.

Сушильный шкаф, обеспечивающий температуру (103±2) °С.

Методика выполнения работы

Для выполнения лабораторной работы используют образцы древесины, в форме прямоугольного параллелепипеда сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм двух пород, полученные из ядровой (спелодревесной) и заболонной части в различных по высоте частях ствола дерева.

На основе знаний, приобретенных при изучении курса «Древесиноведение с основами лесного товароведения» по внешним признакам определяют породу древесины.

У образов штангенциркулем измеряют линейные размеры и вычисляют объем. На весах определяют массу с точностью до 0,01 г. Данные измерений заносят в табл. 1. Влажность образцов в момент испытания определяют влагомером и контрольным сушильно-весовым методом. По второму методу, образцы размещают в бюксах с притертыми крышками и помещают в сушильный шкаф. Там высушивают до абсолютно сухого состояния при температуре (103 ± 2) °С в соответствии с методикой /4-5/.

5

Плотность при текущей влажности, в абсолютно сухом состоянии, базисную плотность, а также плотность при 12 % влажности определяют по формулам (1-6). Результат вычисляют и округляют до 5 кг/м3 (0,005 г/см3).

Плотность (ρW) каждого образца при влажности W в момент испытания вычисляют в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр по формуле

(1)

где mW – масса образца при влажности W, кг (г);

aW, bW, lW – размеры образца при влажности W, м (см); VW – объем образца при влажности W, м3 (см3).

Плотность каждого образца с влажностью, отличающейся от нормализованной, пересчитывают на влажность 12 % по формуле

(2)

где – коэффициент пересчета при влажности образцов, равной или меньше предела насыщения клеточных стенок, определяемый по прил. 1.

Коэффициент пересчета () при влажности образцов больше предела насыщения клеточных стенок вычисляют по формулам:

для древесины белой акации, бука, граба и лиственницы

(3)

для остальных пород

(4)

где W – влажность образца в момент испытания, %.

Плотность (ρ0) каждого образца в абсолютно сухом состоянии вычисляют в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр по формуле

(5)

где m0 – масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг (г);

a0, b0, l0 – размеры образца в абсолютно сухом состоянии, м (см); V0 – объем образца в абсолютно сухом состоянии, м3 (см3).

7

Среднее квадратическое отклонение позволяет установить величину рассеяния наблюдений вокруг среднего значения. Таким образом устанавливается, насколько устойчив изучаемый выходной параметр.

3) Коэффициент вариации, %

(9)

Коэффициент вариации характеризует относительное рассеяние результа-

та.

Определив плотность двух пород древесины, строят гистограмму плотности, рис. 1, и проводят сравнительный анализ результатов исследований, который отражают в выводах по работе.

Рис. 1. Гистограмма плотности: 1, 2– породы древесины

Контрольные вопросы:

1.Виды плотности древесины и их назначение.

2.Влияние влажности на плотность древесины.

3.Влияние влажности на объем и массу древесины.

4.При каких условиях плотность древесины максимальна?

5.Понятие древесинного вещества. Практическая значимость.

8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ И СТРУКТУРЫ ГОДИЧНОГО СЛОЯ НА ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ

Цель работы: обоснование возможности оценки плотности древесины по визуальным характеристикам

Задачи:

1.Определение ширины годичного слоя древесины.

2.Определение процентного содержания поздней древесины.

3.Установление зависимости плотности древесины от содержания поздней древесины.

4.Определение вида пиломатериалов по углу наклона годичных слоев.

Из курса «Древесиноведение с основами лесного товароведения» известно, что под годичным слоем понимается прирост древесины стволов, ветвей и корней, образовавшихся за один год. Прирост осуществляется за счет деятельности камбиального слоя, находящегося на границе между корой и древесиной. Интенсивность прироста различна у разных пород и зависит от геоклиматических условий роста дерева. Ширина годичного слоя является одним из классификационных признаков хвойных пиломатериалов.

Ширина годичного слоя – нормируемый показатель по российским и зарубежным стандартам, учитывается при выборе древесины, используемой в строительных несущих элементах.

В соответствии с действующими СНиП и Сводом Правил (СП), для изготовления несущих конструкций может быть использована древесина, ширина годичных слоев у которой не превышает 5 мм, а содержание поздней древесины ~ не менее 20 %.

Справочные значения ширины годичного слоя и содержания поздней древесины для некоторых пород приведены в табл. 2 и 3.

Зная соотношение ранней и поздней зон, можно установить плотность древесины на основе визуальной оценки (рис. 2-3).

По визуальным характеристикам может быть определен вид пиломатериалов путем измерения угла наклона касательной, проведенной вдоль годичного слоя, рис. 4. Вид пиломатериалов определяет способность древесины со-

9

противляться нагрузкам в различных направлениях и ее формоустойчивость в процессе сушки древесины и ее эксплуатации.

Таблица 2 Ширина годичного слоя и содержание поздней древесины у некоторых пород

Таблица 3

Различия в плотности ранней и поздней древесины

10

Рис. 4. Виды пиломатериалов

На торце пиломатериала проводится прямая линия, перпендикулярная годичным слоям древесины длиной, включающей целое число годичных слоев. Не рекомендуется использовать образцы, полученные на расстоянии менее 25 мм от сердцевины, поскольку в такой зоне расположена ювенильная древесина, которая формируется в первые года роста дерева и обладает физикомеханическими свойствами, отличающимися от свойств древесины, сформировавшейся позднее.

Для определения среднего значения прироста измеряют длину отрезка b, рис. 5, с округлением результата до 1 мм, после чего подсчитывается число годичных слоев на данном участке. Операцию повторяют на втором торце.