ТПАП

21

комерных брёвен, так как другие способы дают сильное уменьшение ширины досок.

Характерно, что при обрезке необрезных досок, занимающих одно и тоже место в схеме раскроя, практическая ширина доски будет различная. (так называемое «рассеивание») из-за неправильности формы брёвен, неточности обрезки досок и подбора брёвен в поставе.

По этой причине затруднительно выполнение заказов на пиломатериалы заданной ширины.

Распиловка брусовым способом производится следующим образом: вначале из бревна выкраивают двухкантный брус и боковые доски. В дальнейшем полученный брус раскраивается на доски, причём все средние доски получаются чистообрезными одной ширины, равной толщине бруса. Дальнейшая переработка необрезных досок осуществляется по аналогии с досками развального способа.

Так как количество обрезных досок их одного бревна составляет 6570% от объёма всех досок, то легко выполняются заказы на пиломатериалы определённой ширины.

Брусово-развальный способ позволяет вырабатывать продукцию с высокой степенью завершенности (40% пиломатериала обрезные) и более высоким, по сравнению с развальным способом, качественным выходом пиломатериала.

Круговой способ раскроя характеризуется поворотом бревна вокруг его продольной оси, который может осуществляться после каждого отреза очередной доски. Каждый последующий пропил может быть направлен либо параллельно, либо перпендикулярно, либо под углом. Чаще всего перпендикулярно. Очевидно, что круговой способ возможен только при индивидуальном методе распиловки.

Сегментный способ заключается в том, что из средней части бревна выпиливается брус или несколько досок, а с боковых сторон получаются две пластины, имеющие в поперечном сечении вид сегмента. В дальнейшем сег-

22

менты могут быть распилены различными способами для получения пре-

имущественно радиальных или тангенциальных пиломатериалов.

Сегментный способ с получением радиальных пиломатериалов широко применяется для получения резонансных пиломатериалов при диаметре бре-

вен ≥ 30 см.

Распиловка сегментным способом может производиться как групповым, так и индивидуальном методами. При распиловке каждого сегмента отдельно получается хорошее качество распиловки, так как имеется базовая

поверхность в виде плоскости.

При секторном способе кряж раскраивается на четыре части или более, каждая из которых в поперечном сечении имеет вид сектора. При групповом

методе выкраивается четыре сектора, при индивидуальном – более.

Секторный и сегментный способы очень трудоёмки, характеризуются большим количеством отходов древесины, поэтому применяются смешанные

способы раскроя.

Все способы имеют принципиальные различия. Каждый способ определяет соответствующую технологию и оборудование и предназначается для

получения пиломатериалов установленного вида, размеров, назначения.

Выбор правильного, наиболее целесообразного, технически и экономически обоснованного способа распиловки – важная задача технологии меха-

нической обработки древесины.

Критерием эффективности раскроя брёвен на пилопродукцию является

объемный выход.

Объёмный выход – степень использования древесины без учёта разме-

23

3.4. Основы теории раскроя пиловочного сырья. Поставы.

Продольный раскрой брёвен ведётся по поставам.

Группа пил и прокладок, установленных в многопильных станках в со-

ответствии с заранее составленной и рассчитанной схемой раскроя брёвен на пиломатериалы заданных размеров и качества, называется поставом.

Если бревно или брус распиливается на доски одинаковой толщины, то постав называется пучковым, если на доски разной толщины – смешанным. Доски по их расположению в смешанном поставе различают сердцевинные,

центральные и боковые.

Поставы по расположению досок относительно оси бревна могут быть симметричными и несимметричными; по количеству досок чётными и нечёт-

ными.

Как правило, несимметричные поставы не обеспечивают равномерное распределение нагрузки на бревнопильные механизмы и поэтому применя-

ются, в основном, в специальных случаях (выпиливание шпал).

Записываются поставы различными способами, чаще всего в строчку –

толщины досок в том порядке в каком они идут в поставе.

d=20 см; l=6 м

19-25-40-40-25-19, т.е. из средней части берутся две центральные доски

толщиной 40мм, две следующие по 25 мм и далее по 19 мм. иногда запись

Запись поставов на брусовку подобна записи поставов для распиловки вразвал, но ведётся в две строчки с указанием «первый проход», «второй проход».

1 проход – распиловка сырья на брус и на боковые доски; 2 проход – распиловка бруса на доски.

D=24 см, l=6 м

19-19-150-19-19 (первый проход) 19-32-40-40-32-19 (второй проход).

24

Записать постав можно цифровым рядом, который показывает номинальную толщину, ширину, длину и количество планируемых к выпиловке пиломатериалов из бревна данного диаметра и длины :

где (2.5) (1.5)- длина укороченной доски, м, толщиной 19 мм и шириной 100 мм. Длины других досок равны длине бревна.

Основы теории раскроя и этапы развития.

Предмет тории раскроя – это способы выработки пилопродукции заданных размеров и качества при минимальных потерях и отходах древесины. Это разработка научно-обоснованной системы выбора и составления оптимальных поставов на распиловку брёвен с учётом породы и размернокачественной характеристики сырья, пилопродукции и применяемого технологического оборудования.

В отечественной теории раскроя брёвен выделяется три этапа. На первом этапе (1932-1950) разрабатывались методы раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы максимальных поперечных сечений без учёта качества сырья. Размеры пиломатериалов выражались в долях диаметра или радиуса. На втором этапе (1950-1970) разрабатывались способы раскроя брёвен (без учёта их качества) на обрезные пиломатериалы оптимальных размеров. Размеры пиломатериалов выражались в миллиметрах. На третьем этапе (современном) разрабатывались методы раскроя брёвен на пилопродукцию заданных размеров и качества с использованием ЭВМ.

Теория раскроя брёвен на первом и втором этапах вошла в литературу под названием «теории максимальных поставов» и «теории выработки обрезных пиломатериалов оптимальных размеров».

Между этими теориями имеются существенные различия. Каждый этап теории раскроя брёвен опирался на предшествующие разработки, сохраняя всё ценное из них и дополняя новые решения.

25

«Теория максимальных поставов» была разработана советским математиком Х.Л.Фельдманом. Он распиловку брёвен поставил на научную основу и решал практическую задачу: определить толщину и ширину обрезных досок с максимальным поперечным сечением, которое можно вписать в поперечное сечение бревна в вершинном торце (рис.3) и дать сравнительную оценку 2-м способам распиловки: вразвал и с брусовкой. В результате математического решения задачи максимальных поставов учёный пришел к выводу, что из вписанных прямоугольников наибольшая площадь будет соответствовать вписанному квадрату со стороной R2 , а наибольшая площадь прямоугольников, вписанных в сегменты, прилегающие к сторонам квадрата, будут пиломатериалы сечением 0,86R на 0,2R. Т.о. постав можно записать 0,2R-R2 -0.2R.

Рис.3. Основные поставы Х.Л.Фельдмана: брусовый и развальный Постав, который охватывает 0,907 вершинного диаметра бревна,

Фельдман назвал основным. Для основных поставов (брусовых и развальных) площадь использования вершинного торца бревна равна 85,7%.

Дополнительный постав составлялся для использования сбеговой зоны,

размер которой выражается формулой l = r − r2 − r(R − r) − 0.5(R − r)2 , где R- радиус комлевого торца, r-радиус вершинного торца.

Основной брусовый постав Фельдман позволяет получать из брёвен квадратные брусья и боковые доски.

26

В целях увеличения диапазона размеров обрезных досок Фельдман преобразовал существующий постав в равновеликий по геометрическому выходы развальный постав.

0,2R-0.27R-0.86R-0.27R-0.2R.

Несмотря на недостатки теории максимальных поставов, Фельдман впервые поставил и решил следующие вопросы:

•О необходимости подсортировки брёвен с учетом размеров вершинных диаметров и сбега;

•О необходимости рационального использования не только основной, но и сбеговой части бревен;

•О необходимости укорочения боковых досок;

•О возможности сравнить различные способы распиловки с помощью математических расчётов.

Дальнейшее развитие, (уже второй этап) теории раскроя брёвен, было направлено на выработку обрезных пиломатериалов оптимальных размеров с максимальным объёмным выходом. Эта задача решалась: Д.Ф. Шапиро, Г.Г. Титков, П.П. Аксёнов.

Шапиро Д.Ф. разработал аналитический метод определения оптимальной толщины обрезного пиломатериала и предложил определять критическое расстояние между симметричными пропилами, которые делят бревно на пи-

фагорическую и параболическую зоны по формуле: Eкр. = 0.5d 2 − 0.5D2 . В параболической зоне вырабатываются короткие доски. В пифагорической – равные длине бревна.

В настоящее время наиболее широко применяется графоаналитический способ расчёта размеров досок.

Размеры досок по этому способу рассчитываются по чертежу, состоящему из ряда концентрических окружностей, представляющих собой окружности вершинных торцов брёвен различных диаметров. Чертёж вычерчивают в натуральную величину на миллиметровке. Т.к. постав симметричен, то достаточно изобразить только четверть окружностей. Так получаем график-

27

квадрант. Где по горизонтали отложены расстояния от оси бревна до наружной пласти доски, на вертикали – ширина досок.

Оптимизация раскроя брёвен с использованием ЭВМ получила развитие в работах А.А. Пижурина, В.С. Петровского, И.С. Межова и др.

При оптимизации раскроя сырья на пиломатериалы с помощью ЭВМ используется математический аппарат в триаде: имитационная математическая модель – алгоритм – специальная технологическая программа. При этом обеспечивается максимальный выход пиломатериалов.

Существует много алгоритмов, но следует заметить, что при расчёте поставов на ЭВМ необходимо пользователю иметь навыки расчёта поставов аналитическим и графо-аналитическим методами.

3.5. Подготовка сырья к распиловке.

На складах пиловочного сырья осуществляется целый комплекс работ: приёмка сырья, его выгрузка, сортировка, укладка, хранение, гидротермическая обработка, окорка и подача в лесопильный цех. Эти процессы очень трудоёмки, т.к. пиловочное сырьё отличается громоздкостью и большим весом. На складские работы приходится 20-30% от всех трудовых затрат, связанных с производством пиломатериалов. И поэтому механизация процессов на складах сырья играет существенную роль в экономическом развитии лесопильных предприятий.

Производственный процесс во многом зависит от условий и способов доставки сырья к лесопильным цехам.

Сырьё поступает в виде пиловочных брёвен и хлыстов. В последнем случае в производственный процесс на складе сырья включается операции по раскряжёвке хлыстов на сортименты со всеми сопутствующими этому процессу операуиями: сортировка круглых сортиментов, отгрузка (кроме пиловочных брёвен) попутных сортиментов, переработка низкокачественной древесины.

28

Сырьё к лесопильным заводам может доставляться сухопутно или по

воде.

Сухопутный способ доставки осуществляется по железной дороге или с помощью автомобильной и тракторной тяги (на короткие расстояния). Все виды сухопутной доставки дороже водной. Но при сухопутной доставке сырье на заводы поступает относительно равномерно в течение всего года, что позволяет максимально сократить площади складов и уменьшить трудозатраты.

По водным путям пиловочное сырьё поступает молевым сплавом, в плотах или на судах. Это самая лёгкая и дешёвая доставка, позволяющая сохранить качество древесины, но требующая чтобы предприятия располагались на берегах судоходных или сплавных рек.

Недостатком водной доставки является её сезонность, что требует создания значительных запасов сырья и устройства больших складов. Более трудоёмким является и производственный процесс на складе сырья с водной доставкой и включает: приёмку и хранение сырья на воде; расформирование плотов (при доставке в плотах); подачу брёвен к местам выгрузки; выгрузку, сортировку, транспортировку на распиловку или укладку в штабеля, разборку штабеля и подачу на распиловку, гидротермическую обработку, окорку, подачу брёвен в лесопильный цех. При сухопутной доставке производственный процесс сокращается.

Отметим, что при молевом сплаве происходит утоп какого-то количества брёвен. Это приводит к потерям древесины и загрязнением рек. Поэтому молевой сплав уступает всё больше и больше место доставке в плотах и на судах.

Хранение сырья заключается в создании условий, при которых не образуются трещины и не могут развиваться грибы и насекомые. Эти условия обеспечивают сохранением максимальной влажности древесины, т.е. созданием «влажного» иммунитета.

29

Наиболее распространенным являются водный и влажный способы хранения древесины, но существует ещё и сухой способ хранения.

При водном способе – пиловочное сырьё затопляется и хранится так до момента использования. Для этого существуют специальные водоёмы.

Влажный способ практикуется на суше, путём укладки древесины в специальные плотные штабеля с периодическим их поливом или искусственным дождеванием. Брёвна лучше, если будут не окорены, часто производят замазку торцов (окорённые - антисептируют).

Сухим способом хранят сырьё очень редко, в основном для сохранения строительного леса. Этот способ основан на доведении в максимально короткий срок влажности заболони до 25% и ниже. Древесина укладывается в неплотные штабеля, чтобы воздух свободно циркулировал внутри штабеля.

Сортировка брёвен. Сырьё, поступившее на лесопильные заводы различается по породам, размерам и качеству. Брёвна на распиловку подаются отдельными размерно-качественными группами, т.к. для применения групповой системы распиловки сырья на один постав необходимо подбирать брёвна одной породы, одного размера по диаметру, более или менее одинаковые по качеству.

В общем, дробность сортировки сырья зависит от большого количества признаков. К уже названным следует добавить еще по длине, чаще всего на короткомерные до 4 м и длинномерные от 4 м и более.

Необходимая дробность сортировки сырья по отдельным признакам (длина, диаметр, качество, порода) может быть определена по плану раскроя сырья Собщ = СпорСl Сd Ск , (12)

где Собщ - необходимая дробность сортировки сырья;

Спор - дробность сортировки сырья по породам;

Сl - дробность сортировки сырья по длинам;

Сd - дробность сортировки сырья по диаметрам;

Cк - дробность сортировки сырья по качеству.