автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Исследование процесса продольной распиловки бревен с целью повышения выхода радиальных пиломатериалов

РГб од

1 5 ДЕК 1996

На правах рукописи

Осипова Людмила Константиновна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОЙ РАСПИЛОВКИ БРЕВЕН С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

05.21.05 Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома 1996

Диссертационная работа выполнена на кафедре механической технологии древесины Костромского технологического университета.

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор [А.В.Грачев Консультант

доктор технический наук, профессор И.С.Мелсов

Официальные оппоненты:

доктор технический наук, профессор В.С.Ясинский кандидат технический наук, доцент А.И.Шейнов

Ведущее предприятие АО "Костроыздревпроект"

Автореферат разослан " " /¿¿¡МФ^ 1996 г.

Защита состоится " /0 " 1955 Г. в V/' часов

на заседании диссертационногс^совеТ^ Санкт-Петербургской лесотехнической академии им.С.М.Кирова (194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., гл.здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Ученый секретарь диссертационного совета

Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ . '

Актуальность темы При значительном сокращении объемов лесозаготовок в стране, связанных с истощением запасов хвой-' ных лесов, потребность в продуктах переработки древесины не только не снижается, но и постоянно увеличивается в связи с ростом в стране строительства жилых, дачных и хозяйственных помещений. Поэтому основной проблемой в деревообработке можно считать - повышение эффективности комплексной переработки всей заготавливаемой древесины.

Одним из налравлений более полного использования древесины при ее переработке является совершенствование существующих способов продольной распиловки круглых лесоматериалов и разработка новых, в которых предусматривается:

- получение радиальных пиломатериалов и заготовок, которые не дают существенного поперечного коробления в процессе сушки, за счет чего снижается расход древесины на механическую обработку;

- разработка более совершенных способов раскроя пиловочного сырья на,, радиальную пилопродукцию, увеличивающих объемный выход пиломатериалов за счет более полного использования сбоговой зоны бревна;

- получение профильных заготовок из сбеговой части бревна и дальнейшее их склеивание для получения радиальных пиломатериалов заданного сечения.

Предлагаемые нами способы получения радиальных пиломатериалов и заготовок дают возможность использовать существующее оборудование и сделать этот процесс менее трудоемким. Решение всех указанных вопросов имеет большое - научное и практическое значение, чем и подтверждается актуальность выбранной темы.

Цель работы и задачи исследований Целью работы является разработка более совершенных способов раскроя пиловочного сырья на радиальные пиломатериалы и заготовки с использованием различных видов оборудования, как уже применяемого в раскройных цехах, так и вновь разрабатываемого.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- исследовать , влияние различных факторов на объемный выход радиальных пиломатериалов;

- исследовать существующие и разработать новые схемы раскроя бревен на радиальные пиломатериалы;

- разработать технологические потоки получения радиальных пиломатериалов и заготовок;

- рассмотреть возможность получения радиальной пилопро-дукции с применением склеивания заготовок,в требуемые сечения.

Научная новизна исследований и полученных результатов

.В работе:

- предложены более современные схемы продольного раскроя бревен на радиальную пилолродукцию;

- исследованы условия получения максимального объемного выхода радиальных пиломатериалов;

- разработаны технологические процессы производства радиальной пиленой Продукции;

- разработана математическая модель влияния различных факторов на объемный выход радиальных пиломатериалов при продольном раскрое бревен.

Практическая ценность результатов работы

- Разработаны технологические потоки для продольного раскроя бревен на"радиальную пилопродукцию.

- Разработана схемы получения радиальных пиломатериалов и заготовок в зависимости от используемого, оборудования.

- Составлена программа по расчету поставов для раскроя пиловочного сырья на рздиалышо пиломатериалы с применением ЭВМ.

- В условиях производства дспсазана эффективность получения радиальных пиломатериалов и заготовок по наиболее рациональным способам продольного раскроя бревен, а также возможность увеличения объемного выхода радиальных клееных пиломатериалов за счет Солее полного использования сбеговой зоны бревна. у

Обоснованность и достоверность результатов исследований обусловлены тем, что основная часть исследований проводилась в производственных условиях, основные теоретические выводы и положения проверены и подтверждены экспериментальными исследованиями.

Аналитические зависимости проверены при разработке программ с применением ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту

- Способы получения радиальных пиломатериалов с исполь^ зованием различных видов оборудования.

- Технологические схемы потоков для продольного раскроя бревен на радиальные пиломатериалы и заготовки.

- Математическую модель раскроя пиловочного сырья на

радиальную пилопродукцию.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях преподавателей .и сотрудников Костромского технологического института в 1994, 1935 гг.

Публшушии. Основные положения диссертации опубликованы в б печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа общим объемом 174 страницы, состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованной литературы в 66 наименований и пяти приложений. Текстовая часть изложена на 123 страницах. В работе содержится 33 таблицы, 48 рисунков. Приложения на 40 страницах включают результаты экспериментальных исследований, технологические схемы предлагаемых способов раскроя, программу для ЭВМ по составлению и расчету поставов на выработку пиломатериалов радиальной распиловки, акты производственной проверки эффективности рекомендуемых способов раскроя бревен.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертационной работы, определены цели и задачи исследований. Научная новизна изложена в виде краткой аннотации основных положений выносимых на защиту, показана практическая ценность, апробация и реализация результатов работы.

В первом разделе дана характеристика пиломатериалов радиальной распиловки и целесообразность увеличения их выхода в общем объеме получаемых пиломатериалов. Приведены данные исследований получения радиальных пиломатериалов, у которых годичные кольца перерезаны таким образом, что 1фнцы их выходят не на одну пласть как у тангенциальных пиломатериалов, а на две смежные стороны. Угол наклона годичных слоев к пласти у ■ таких пиломатериалов меньше чем у чисто радиальных (60° -90°), но по свойствам поперечного коробления при сушке они идентичны радиальным. Так, например, пиломатериалы, сечением 54x153 мм и 35x128 мм имели величину поперечного коробления 0,9 и 1,1 мм, а у тангенциальных пиломатериалов этого же сечения - 4,3 и 4,8 мм.

Для создания плоскостности у покоробленных пиломатериалов необходимо производить срезание покоробленной части доски. Поэтому для сохранения заданных размеров досок при строгании необходимо увеличивать припуск на снятие коробления.

Следовательно, с переходом от выработки пиломатериалов тангенциальной распиловки к радиальной снижается расход древесины на механическую обработку в пределах 6 - 77..

Рис.1 Коробление при сушке дбсок тангенциальной и радиальной распиловки.

Рассмотрены все существующие способы выработки пиломатериалов радиальной распиловки, сделан вывод, что все существующие способы предусматривают выработку чисторадиалъных пиломатериалов для специального использования и технологически весьма трудоемки. Целесообразно при выработке чистора-диальных пиломатериалов вырабатывать и полурадкильные, но с перерезанием годичных слоев в радиальном направлении. Это даст возможность получения пиломатериалов специального назначения и пиломатериалов общего пользования по свойствам коробления при сушке близких к радиальным.

В этом направлении и была проведена настоящая работа с разработкой более совершенных способов радиальной распиловки круглых лесоматериалов. _

Во втором разделе рассматриваются семь, вновь разработанных способов раскроя круглых лесоматериалов на пиломатериалы радиальной распиловки с выходом годичных слоев на две стороны поперечного сечения доски и представлены технологические схемы их реализации. Проведены сравнительные исследования всех способов распиловки и выбраны два наиболее эффективных для экспериментальной проверки в производственных ус- . ловиях (IV и VII способы).

Способ IV - развально-сегментный, предусматривающий получение на лесораме за I проход необрезных досок из центральной части бревна и двух сегментов. На втором проходе необрезные доски на усовершенствованном обрезном станке перерабатываются в обрезные радиальные, а из сегментов получают полуобрезные доски и два сектора (рис.2).

Секторы делят на 2 части по длине и перерабатывают на профильные заготовки, которые после сушки склеиваются в пиломатериалы и заготовки стандартных размеров.

Достоинством этого способа является увеличение общего выхода за счет использования сбеговой зоны бревна и получение пиломатериалов практически не подвергающихся поперечному короблению при сушке.

Способ VII - брусово-сегментный,предусматривающий получение на лесораме первого прохода двухкантного бруса и двух сегментов (рис.3). На втором проходе с помощью многопильного станка из бруса вырабатываются обрезные доски, распиливаемые затем по центру на две равные радиальные доски. Сегменты от первого прохода и полусегменты от второго прохода перерабатываются на фрезерно-профилирующих станках на заготовки клиновидной формы, которые после сушки склеиваются в доски и распиливаются на радиальные заготовки стандартной или заданной ширины.

Достоинством этого способа является получение пиломатериалов радиальной распиловки повышенного качества, снижение расхода древесины в опилки и более полное использование сбеговой зоны бревна.

Выход пиломатериалов радиальной распиловки по рекомендуемым способам представлен в таблице 1.

Галибца 1

Способы раскроя вревен

Диам. IV VII

брев- Выход пиломатериалов, X Выход пиломатериалов, 7,

на в радиальных полу- радиальных полу-

вер- Общий целых клее-- ради- Общий целых клее- ради-

шине ных. альн. ных альн.

14 Ь4.4 24.4 30.0 - 61.0 15.4 45.6 -

16 59.2 27.6 31.6 - 66.5 19.4 47.1 -

18 66.5 27.9 38.6 - 67.0 18.6 48.4 -

20 65.1 39.7 25.4 - 68.9 15.7 53.2 -

22 62.9 33.9 29.0 - 68.9 12.9 56.0 -

24 67.2 39.3 27.9 - 68.1 20.6 47.5 -

26 66.2 43.2 23.0 - 68.7 17.4 51.3 -

28 66.6 53.3 13.3 - 64.7 15.1 49.6 -

30 67.1 49.8 17.3 - 63.8 13.1 50.7 -

I

■ЕЕГШШЗ

ЕНЧЦ-*-

■-г1

Рис.2 Структурная схема раскроя круглых лесоматериалов развально-сегментным способом (способ"IV)

ШЯ-1

-ш-

а

Рис.3 Структурная схема раскроя круглых лесоматериалов брусово-сегментным способом (способ VII)

В третьем разделе рассмотрены теоретические положения получения радиальных пиломатериалов. г

Дано определение размеров зон радиальности бревна и сегмента. Размер участка бревна, из которого могут быть получены радиальные пиломатериалы (рис.4), равен .

Е1/РЯД/ = 0,277(1 /1/

Участок радиальности в сегменте определяется

Ег/рад/ = 0,277(/ с!2 - 0.77А2 + 0,96А), /2/

где с1 - диаметр бревна в рассматриваемом сечении, А - ширина центральной вырезки.

вырезки

Максимально возможная ширина на выпиливание радиальных досок определяется по формуле

Емах = Е1.2 (рад)"14, /3/

где I - толщина крайней радиальной доски. Ширина центральной вырезки

А = Ещах + 23, /4/

где Б - ширина пропила.

В практике при составлении поставов необходимо учитывать требования спецификации, что может привести к уменьшению ширины зоны радиальности и снижению использования вершинного торца, а, следовательно, и к снижению объемного выхода. Чтобы этого не произошло необходимо изменять размер зоны радиальности только в большую сторону. В этом случае крайние доски приходится перерабатывать в радиальные с помощью центральной вырезки 2 (рис.5).

Рис.5 Схема определения размера зоны радиальности

Величину центральной вырезки определим по схеме

(рис.5). _ ____

г = 2(0,2776 + 2Б + ьуз - / й2 - (0,277(1 + 23 + Ю2 Зная диаметр бревна и толщину крайней доски можно определить ширину выпиливаемой серединной части доски, которая будет соответствовать зоне радиальности сегмента.

Кроме того, в данном разделе исследована зависимость высоты заготовки, выпиливаемой из сегмента, и площади ее поперечного сечения от толщины центрального бруса.

Задача сводится к вычислению максимальной площади сечения и, следовательно, максимального объема выпиливаемых из сегмента заготовок. Из сегмента могут быть выпилены прямоугольные, треугольные, пятиугольные и трапецеидальные заготовки. В развально-сегментном способе (способ IV) предлагается раскраивать сегменты по длине на две части: вершинную и комлевую. Вершинную часть (особенно мелких диаметров) использовать для выработки треугольных заготовок, а комлевую часть - для выработки пятиугольных заготовок (рис.6).

При выработке пиломатериалов пятиугольного сечения Н6г>

кО

Нбр = Я ЬЭаг = 0,БК = К231п« Соза а =

Нер = 11заг = 0,4!? Б2 = Л^Ш« (Со»1-0,2) а =

Нер = МИ Ьзаг = 0,31? Эз = !?231п« (Со:зс1-0,4) а =

Нер = 1,61? |>эаг = 0.2К 34 = 1?231п« (Соэа-О.б) се =

45й 41е 35е 29е

Учитывая числовые значения «, получим: = О.б!?2 Зэ = 0,241К2

32 = 0,3641?

24 = О Д 33^

и

Рис.6 Схема выработки пиломатериалов из сегментов

Smax

■ 0.5R

■ 0AR

о,зяг • ДЗЯ

0,2R* Q2K

'Oman

R 1,1«. IM Ш уг

Рис.7 График зависимости Smax и h3ar от Н6р для пиломатериалов пятиугольного сечения

При выработке заготовок треугольного сечения с последующим их склеиванием по ширине наклонными гранями исходя из того, что основание АС ЛАВС равно ширине пласти двухкантного бруса. Поэтому максимальная плошдць поперечного сечения

заготовки будет при высоте треугольника равной высоте сегмента, т.е.,

Нбр - R haar - 0.5R ' S^ = 0.434R2

Нбр - 1,2R haar - 0.4R Smax = 0.32R2

Нбр - 1.4R haar ■= 0,3R Smax - 0.214R2

H6P - 1,6R

Isar

0,2R

W = 0.12R2

W - hsarf^2 - (H6p/2J2

S/noJ 0,41? Q3R*

агк*

10,41t ■ Q3R 02R

OM

Omax

hiozT/ (Hfp)

12R w тжР

Рис.8 График зависимости Бщах и Ьзаг от Н6р для пиломатериалов треугольного сечения

Проведено исследование влияния основных факторов на выход пиломатериалов при брусово-сегментном и брусово-разваль-ном способах.

Для построения математической модели изучаемых процессов были выбраны следующие факторы: диаметр и кривизна бревна, смещение относительно центра поставов, сбег бревна.

Таблица 2 Управляемые факторы и уровни их варьирования

---* Переменные Er. Шаг Уровни

Переменные кодиро- натура- изме- варьи -1

ванном льном рения рова- 0 +1

факторы выраже- выраже- ния

нии нии

Диаметр бревна Xi d см 6 18 24 30

Кривизна бревна Х2 f % 1 0 1 2

Смещение относитедь Хз

но центра постава А мм 4 2 6 10

Сбег бревна Х4 S см/м 0,2 0,8 1,0 1.2

Выбранные факторы были проверены на наличие корреляционной связи. Составлена матрица планирования, после реализации которой были получены уравнения регрессий.

УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ В КОДИРОВАННЫХ ПЕРЕМЕННЫХ

Объемный выход пр^ брусово-развальном способе у = 55,7 + 3,24X1 - 6,31Х2 - 2,28Х3 + 0,94X4 -

- 1,090X1X2 - 0,91X1X3 - 1,86X2X3

Объемный выход при развально-сегментном способе у= 63.4 + 1.2375X1 - 2.4375X2 -1.3125 Хэ + + 0,1875X4 + 0.4375X1X2 + 0.1875Х2Хз + 0.28125Х1Хз + + 0.0625X2X4 + 0.0625X1X4 + О.О625Х1Х2Х3 - О.О625Х1Х2Х4 + + О.О625Х2Х3Х4 - О.О625Х1Х2Х3Х4

Объемный выход при брусово-сегментном способе ' у = 64.6 + 1.3375X1 " 2.25Хг - 0.9872Хз + 0.25X1X2 -

- 0.3872Х1Х3 - 0.0125X1X4

УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ В НАТУРАЛЬНОМ ВЫРАЖЕНИИ ПЕРЕМЕННЫХ брусово-развачьный способ

В = 54.383 +1.4831(1 + 9.45Ш + 3.703А + 0.774Э -

- 1.108с1Г - 2.2561с)А + 0.145(13

развально-сегментный способ

В = 63.1375 + 0.1174с1 -(- 1.9375Г + 0.7815А + 2.4375Б -

- 0.0273(1А - 0.25ГБ + 0.052(33 + 0.0026с^А + 0.0104с1Г -0.4555ГА - - 0.3905ГА5 - 0.703А5 - О.ОШГАЭ + 0.026(1А5

брусово-сегментный способ

В = 63.473 + 0.1259с1 - 3.25Г - 0.6344А + 1.56253 + + 0.042с1Г + О.ОША - о.о1аэ

Полученные уравнения регрессий проверялись на адекватность по критерию Фишера -'''■■ Ррасч. = 5аст^{у} < Р^^г), где

Ррасч." расчетное значение критерия Фишера;

Бост - остаточная дисперсия с числом степеней свободы

П = N - (к +1)

5 {у} - дисперсия воспроизводимости с числом степеней свободы Гг. ' •

= Щп - 1)

- табличное значение критерия Фишера ,

к - число значимых коэффициентов уравнения регрессии. ;; ',

V 14

Зост. =2. (Ух - Уг)2 /Н - (к +1) ¿4

Данные проверки приведены в таблице 3.

Таблица 3

Проверка уравнений регрессии выхода пиломатериалов на адекватность

Расчетный параметр

1. Дисперсия адекватности

2. Число степеней свободы

3. Дисперсия воспроизводимости

4. Число степеней свободы Б. Расчетное значение крит

6. Табличное значение критерия Филера

7. Уровень значимости

Брусово- развальный способ IV способ VII способ

14. УШ1 17.1193 13.6798

12 12 12

8.9118 10.1158 8.6581

144 144 144

1.604 1.6799 1.5800

1.75 1.75 1.75

5 5 5

Анализируя приведенные уравнения приходим к выводу, что наибольшее влияние на объемный выход пиломатериалов во всех трех вариантах оказывает кривизна пиловочного сырья (Вг = -6,31; Вг'= -2,4375; Вг"= -2,25). Причем при брусово-раз-вальном способе этот фактор оказывает большее влияние на выходную величину.

Вторым по значению фактором является при брусово-раз-вальном и IV способах смещение оси бревна относительно центра постава /Вз = -2,28; В'з = 1,3125/, а при VII способе -диаметр бревна / B"i = 1,3375 /. Смещение при VII способе на объемный выход продукции практически не оказывает влияния.

Величина коэффициентов при парном взаимодействии кривизны и смещения оси бревна относительно оси постава показывает, что наибольшее влияние на выходную величину они оказывают при брусово-развалыгом способе, т.к. в остальных способах производится раскрой сегментов по длине на две части.

Коэффициенты при парном взаимодействии кривизны и диаметра свидетельствуют о снижении влияния кривизны бревна с увеличением его диаметра.

Действие исследуемых основных независимых факторов на процесс выработки радиальных пиломатериалов развально-сегментным способом незначительно отличается от способа брусо-во-сегментного. При данных способах получения радиальных пиломатериалов значительное влияние на выход пилопродукции оказывает диаметр распиливаемого сырья. С увеличением диаметра как общий выход, так и выход радиальных пиломатериалов возрастают, но преобладающее влияние этого фактора при бру-сово-сегментном способе распиловки, при котором сегменты

перерабатываются на клиновидные заготовки.

Влияние сбега на объемный выход пилопродукции менее значительно, чем влияние всех остальных факторов. Приведенные выше данные позволяют сделать заключение, что рекомендуемые способы получения радиальных пиломатериалов эффективнее традиционного брусово-развального способа в результате меньшего влияния на снижение объемного выхода пиломатериалов смещения центра бревна относительно оси постава и кривизны распиливаемых бревен.

В четвертом разделе представлены результаты лабораторных и производственных испытаний по склеиванию профильных заготовок. В результате установлены основные факторы, влияющие на прочность клеевого соединения - температура прессования (Т), время выдержки в прессе (Ь) и величина бокового давления (Р).

Производственные испытания проводились на АО "Шарьяд-рев" на заводе ДПД-250 с использованием однопролетного гидравлического пресса. Склеивание производилось клеем КФ-М(Ж), применяемым на заводе.

Испытания в заводских условиях проводились по тем же матрицам полнофакторного эксперимента 23, что и в лабораторных условиях.

Из склееных пиломатериалов вырезались образцы и испыты-вались на скалывание и изгиб вдоль волокон. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 4.

Таблица 4

Матрица планирования полного факторного эксперимента 23 при испытании образцов на изгиб и скалывание в кодированном и натуральном выражении

N

опыта

XI

тО

феорР

хэ

t Выходная Яиаг величина 5СИ.

5.0 94.1 9.47

2.5 92.17 7.6

2.5 66.98 7.5

2.5 77.28 6.98

5.0 79.9 8.0

5.0 86.27 9.3

2.5 81.83 7.17

5.0 90.02 8.2

1 2

3

4

5

6

7

8

150 150 150 120 120 120 120 150

0.465 10.465 |0.34 |0.34 |0.34 10.465 (0.465 |0.34

* +

По итогам данных исследований были сделаны выводы, что наибольшее влияние на прочность клеевого соединения оказывают температура плит пресса и величина бокового давления.

При склеивании древесины в горячем прессе прочность клеевого соединения превышает прочность цельной древесины. Основная причина этого заключается в том, что под воздействием

температуры и давления происходит изменение свойств цельной древесины (модификация).

Экспериментальные исследования выхода радиальных пиломатериалов и заготовок проводились в производственных условиях. При проведении исследований выхода радиальных пиломатериалов была поставлена цель - определить наиболее рациональный способ получения радиальных пиломатериалов и заготовок из бревен различных диаметров с выработкой из сегментов пятиугольных и клиновидных заготовок и сравнение этого способа с существующим - Орусово-развальным.

Экспериментальные исследования проводились на существующем оборудовании АО "Шарьядрев". Раскрой бревен осуществлялся в лесопильном цехе N2, а раскрой и обработка сегментов - на раскройно-заготовительном участке ДПД-250.

Результаты экспериментальных исследований даны в таблице 5. Из таблицы следует, что наиболее эффективным для получения цельных радиальных пиломатериалов является IV способ, вторым по эффективности можно считать VII способ, т.к. в данном случае выход радиальных пиломатериалов увеличивается за счет клееных заготовок.

При сравнении общих объемных выходов пиломатериалов при различных способах распиловки выявлено, что наибольший выход получен по VII способу.

Существующий на производстве брусово-развальный способ имеет объемный выход пиломатериалов на 8,1% меньше, чем по IV способу и на 10,4£ меньше, чем по VII способу.

В пятом разделе представлен расчет экономической эффективности от внедрения технологии получения радиальных пиломатериалов по двум предложенным способам.

Экономический эффект ожидается от снижения затрат на выработку 1 м3 пиломатериалов и от снижения расхода древесины на свехнормативный припуск для снятия коробления пиломатериалов тангенциальной распиловки в процессе сушки..

Расчет экономической эффективности от внедрения различных способов раскроя бревен определяется по формуле:

Э = £(Сд + Ен X Кд) - (Сб + Ен X Кб)! X А, где Сд - себестоимость единицы продукции по брусово-разваль-ному (базовому) способу раскроя бревен, тыс.руб.

Сб.в - себестоимость единицы продукции по рекомендуемым способам раскроя, тыс.руб.(Б - IV способ; В - VII способ)

Экспериментальные данные выходов пиломатериалов при различных способах ¡раскроя

Таблица 5

т

Диам. бревна в верш не, см

Способы раскроя бревен

Выход, У.

Постав

|об-

1ВД1Й

радиальных I

Выход. %

целых

клее-1 ных !

Постав

|об-|ицй

радиальных

целых

клееных

Постав

I Выход, % | об- | радиальных |щий |це- |клее-лых ных

брусово-развальный способ

IV способ

VII способ

18

ЬОхЮОхб-2 шт. 25x25x3-1 ШТ. | 16x100x5.5-2 шт.52.0 16х100х2-2шт. |

160x75x6-2 шт. ¡60x100x6-1 шт. 150X140X3,5-1шт. ¡50x100x5-2 шт.

158.2

25.6

32.6

50x60x6-2шт. ! | 45x80x6-2шт. I | 100x125x5-1шт 163.3]18.6

44.7

24

50x150x6-3 шт. | 25x150x2,5-2шт | 16x100x2-2 шт. ¡54.9

(40x100x6-3 ШТ. ¡40x100x5-1 шт. ¡40x60x6-1 ИТ. 140x75x6-1 шт. ¡75x100x3-2 шт. ¡60x75x3-2 ШТ.

162.7

40.8

21.9

75x75x6-2 шт. | : | 70x125x5.5-1шт| | 140x155x3-1 шт.¡65.9(20.1

I I

45.8

30

50x200x6-4 шт. | 25x200x3-2 шт. |59.5 25x175x2.5-2 шт| 25x125x2-2 шт. !

160x130x6-4 шт. ¡40x75x6-4 шт. 175x75x3-2 шт. 175x125x2-2 шт.

|65.9

53.4

12.5

75x75x6-2 ШТ. 1 | 120x175x5.5-1штI67.0|13.1 150x205x4.5-1ШТ) |

53.9

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (средний по народному хозяйству Е = 0,15}

Кд, б.в - капитальные вложения по различным способам раскроя, тыс.руб.

А - объем пиломатериалов, на который определяется экономический эффект, А = 100000 м3.

Проведен расчет экономической эффективности 6т снижения прилугхов на механическую обработку при выработке пиломатериалов радиальной распиловки.

Пиломатериалы, полученные брусово-развальным способом, имеют тангенциальную направленность волокон. В процессе сушки эти доски подвержены поперечному короблению и растрескиванию. Потеря древесины .при выработке заготовок составляет 6-7%. Для устранения покоробленности и сохранения пиломатериалами правильной геометрической формы при сушке, предложены способы выработки радиальных пиломатериалов, у которых снижается величина поперечного коробления.

Из трех рассматриваемых вариантов раскроя тангенциальные пиломатериалы получают только по варианту А (брусо-во-развальный способ). В данном случае за счет завышенных припусков на снятие коробления фактический объем пиломатериалов уменьшается на 6Х.

11 1 Объем выработанных | пиломатериалов, м ' | А Варианты 1 Б | 1 в !

Без учета увеличения | припуска на обработку | С учетом увеличения | припуска на обработку | I 170500 160270 | 195708,7 | | 195433,3 | 1 1 204851,2| 204575,8|

Уменьшение выпуска продукции по варианту А при неизменных объемах перерабатываемого сырья и капитальных вложениях увеличивается себестоимость Варианты: А с 238,643 тыс.руб. до 265,158 тыс.руб.

Е с 207,1 тыс.руб. . до 207,4 тыс.руб.

В с 193,8 тыс.руб. до 194,1 тыс.руб.

По результатам внедрения IV способа раскроя бревен на радиальные пиломатериалы экономический эффект от снижения затрат на выпуск 100000 м3 составляет 3199145 тыс.руб., а от снижения припусков на механическую обработку экономический эффект - 5849605 тыс. рублей.

При внедрении VII способа раскроя бревен экономический эффект от снижения затрат на выпуск 100000 м3 пиломатериалов составит 4554820 тыс.руб., от снижения припусков на повторную обработку - 2651500 тыс.рублей.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие, выводы:

- Пиломатериалы радиальной распиловки обладают свойством отсутствия поперечной покоробленности при сушке; вследствие перерезания годичных слоев по радиусу торца бревна или в направлении близком к нему.

- Проведенными нами исследованиями установлено,что все пиломатериал!»' в отличии от тангенциальных .имеющих в поперечном сечении выход годичных слоев не на одну пласть.а на любые, две стороны,так же не подвергаются поперечной покороб-лсшюсти при сушке.Поэтому пиломатериалы,у которых концы перерезанных годичных сдоев не выходят на одну пласть доски, подразделяются на радиальные с углом наклона годичных слоев более 60° и полурадиальные с углом наклона менее 60°.

- На основе исследования существующих способов продольной распиловки круглых лесоматериалов на пиломатериалы радиальной распиловки были выбранны для дальнейших исследованний брусоЕо-сегментный и развально-сегментный способы,которые в отличии от традиционного брусово-развального способа позволяют индивидуально перерабатывать сегменты на пиломатериалы радиальной и полурадиальной распиловки.

- Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния основных независимых факторов на объемный выход радиальных и полурадиальных пиломатериалов.

- Получены уравнения регрессии,показывающие наибольшее влияние на общий объемный выход пиломатериалов кривизны бре-вен:при брусово-развальном В =-6,31 ,при брусово-сегментном В =-2,25;а т#кже смещение оси бревна относительно центра постава:при брусово-развальном В « -2,28,при брусово -сегментном В: =' -1,3125 .

- Установленно,что в отличии от брусово-развального способа, брусово-сегментный подвергается меньшему влиянию кривизны распиливаемых бревен и брусьеа,поскольку при дальнейшей переработке сегментов и полусегментов они распиливаются по длине на две части. .

- Разработаны семь схем раскроя бревен с использованием развально-сегментного и брусово-сегментного способов,позволяющих вырабатывать радиальные и полурадиальные пиломатериалы.

- Проведены исследования выходов пиленной продукции каждым способом и;отобраны для рекомендации производству:

IV-развально-сегментный -с выработкой необрезных досок из центральной части бревна и/сегментов на первом проходе, с выработкой радиальных пиломатериалов из центральных досок

2Q

и переработкой сегментов на пиломатериалы /заготовки/ профильного сечения на втором проходе. Профильные заготовки после сушки подвергались поперечному склеиванию в пиломатериалы или заготовки стандартного сечения.

VSl-брусово-сегментный - с выработкой из центральной части бревна двух брусьев или двух центральных досок и двух сегментов на первом проходе, радиалыом пиломатериале-брусьев или центральных досок и перерайоткой сегмегл'ов на заготовки клиновидной форш на втором проходе. Заготовки клиновидной форш склеивались попарно по толщине в бруски стандартного сечения.

- Разработана программа расчета поставов для брусо-во-сегменткого способа раскроя бревен.

- Проведены'опытные сравнительные распиловки круглых лесоматериалов на АО "Шарьядрев" по рекомендованным схемам раскроя и традиционным брусово-развальным способом.По результатам опытных распиловок получены данные соответственно: брусово-развальный, IV, VII способы:

- общий выход - 54,9%; 62,7%; 65,1%.

-выход радиальных и полурадиальных п/м - -; 62,7%; 65,1%.

- Увеличение. объемного,. выхода пиломатериалов осуществляется за счет более.совершенных способов раскроя бревен и за счет наиболее полного использования сбеговой зоны бревна в результате индивидуального раскроя сегментов.

- Проведены исследования по выбору клея и по режимам склеивания заготовок; выявлено влияние основных факторов на прочность клеевого шва. На прочность клеевого шва при выбранном режиме склеивания оказывает величина бокового поджатая и температура прессования. По результатам исследования разработаны наиболее оптимальные режимы склеивания заготовок, которые были использованы в производственных условиях при склеивании заготовок на АО "Шарьядрев". .

- По рекомендуемым способам раскроя бревен может быть получен экономический эффект:

по IV способу -.'5849605. тыс. руб.

по VII "способу - 7206320 тыс. руб.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Карпунин Ф.Н., Осипова Л.К. Исследование раскроя древесины на заготовки для стандартного домостроения. /Депонированная рукопись/. М., ВНИШЭИлеспром, 1986, N-1568 лб,5 с.

2. Карпунин Ф.Н., Осипова Л.К. Технология рационального раскроя круглых лесоматериалов на заготовки. М., ВНИШЭИлеспром, 1986 г р.д., N-4, 5 с.

3. Карпунин ф.Н., Осилова Л. К. Раскрой круглщ лесоматериалов на пиломатериалы радиального сечения. Сб.тезисов докладов, НТ0,М., 1986 г., 6с.

4. Карпунин Ф.Н., Осипова Л.К. Анализ способов раскроя бревен на пиломатериалы и заготовки радиальной распиловки. /Депонированная рукопись/. М., ВНИПИЭИлеспром, 1986, 8 с.

5. Мехов И.С., Карпунин Ф.Н., Осипова Л.К. Исследование влияния основных факторов на выход радиальных пиломатериалов. М., "Деревообрабатывающая промышленность" N-3, 1996 г.

6. Мехов И.С.-, Осипова Л.К. "Производство радиальных пиломатериалов и заготовок" М., "Деревообрабатывающая промышленность" N-4, 1996 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями присылать по адресу: 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., д.5, лесотехническая академия, Ученый совет.

Осипова Л.К.

Исследование провеса продольной распиловки бревен с ттельв повотения выхода радиальных пиломатериалов

Автореферат

Подписано в печать 29.10 ЛЭЗбгода. ТлражКГлкз. Заказ 102. КГТУ Дзержинского 17. Тел.57-81 -3"Э.