автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Обоснование эффективных технологических режимов производства радиальных пиломатериалов

На правах рукописи

prs од

" h AHR 20СО

ЧЕРНЫХПавел Павлович

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ЧЕРНЫХПавел Павлович

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре технологии деревообработки Братского государственного технического университета

Защита состоится 27 декабря 2000 года в 11ш часов на заседагаш диссертационного совета Д 063.50.01 в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (194021, Санкт-Петербург, Инстшутский пер., 5, главное здание, зал заседания).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Черных А.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Калитеевский Р.Е.

кандидат технических наук Шейное А.И.

Ведущая организация ООО Проектная, научно-производственная

фирма РАПС

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Анисимов Г.М.

Л//3^, -¿с?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональное использование лесосырьевых ресурсов и эффективная работа деревообрабатывающей промышленности в значительной степени позволяет решать многие социальные и экономические проблемы страны. Результативность работы отрасли тесно связано с повышением действенности технологических режимов производства пиломатериалов, обеспечивающих наиболее целесообразное использование природного сырья, таким образом повышая прибыльность предприятий. Лесопильное производство, результатом деятельности которого являются пиломатериалы и заготовки, представляет собой основной этап в производстве изделий из древесины, и, следовательно, в значительной мере определяющим себестоимость готовой продукции. В экономическом плане повышение выхода пилопродукции при ее выработке из тех же объемов сырья на 2...8 % равнозначно значительному увеличению производительности труда. Достигнуть такой эффект возможно путем совершенствования технологического процесса лесопиления, получение пилопродукции более высокого качества, соответствующей требованиям заказчика.

В настоящее время, при бурном развитии технологии получения клеенных столярио-строительных изделий из древесины, большим спросом пользуются специальные пиломатериалы, особенность которых состоит в их заданной направленности волокон к широкой пласти. Наиболее подходящей в этих целях является пилопродукция с радиальным наклоном волокон, в связи с чем ее стоимость значительно превышает стоимость пиломатериалов, полученных по обычным технологиям без учета наклона волокон.

До недавнего времени мало внимания уделялось вопросам получения пиломатериалов с определенной ориентацией волокон, поэтому технологические режимы получения радиальных пиломатериалов не получили должного развития. Составление схем раскроя производилось без учета особенностей пороков строения древесины, в связи с чем планируемый результат расходился с получаемым на практике.

Это обстоятельство явилось основанием для проведения научно-исследовательских работ по углубленному изучению процессов формирования радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

Цель работы. Увеличение полезного выхода пиломатериалов с заданным утлом радиальности за счет улучшения основных показателей раскроя бревен на основе совершенствования параметров поставов.

Объекты исследований. Расположение сердцевины внутри ствола дерева. Технологические режимы производства радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

Научная новизна. Научную новизну имеют:

- принципы построения эффективных схемы продольного раскроя пиловочных бревен на пюгопродукцию обусловливаемые расположением сердцевины внутри ствола и требуемым углом радиальности в пиломатериалах;

основные закономерности расположения сердцевины по длине древесного ствола;

- методика проведения экспериментальных исследований для определения смещения сердцевины;

математическая модель, описывающая смещение сердцевины по длине ствола дерева в зависимости от диаметра и овальности поперечного среза;

применение секторного способа раскроя на горизонтальных брев-нопильных установках типа «1^озо1»;

- математические модели объемного выходы обрезных пиломатериалов с заданным углом радиальности при раскрое пиловочных бревен сосны секторным и комбинированным развально-сегментным способами

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Величина смещения сердцевины находится в зависимости от диаметра поперечного среза и величины его удаления от корневой шейки ствола.

2. Объёмный выход радиальных пиломатериалов определяется не только диаметром пиловочника, но и изменением величины угла радиальности и смещения сердцевины в бревне.

3. " Эффективность раскроя круглых лесоматериалов на специальные

виды пилопродукцтг зависит от заданной спецификации, параметров пиловочного сырья и угла наклона волокон древесины в пиломатериалах.

Практическая значимость работы. Совокупность разработанной математической модели, описывающих величину эксцентричности ствола ог основных параметров и принципов построения технологических режимов производства радиальных пиломатериалов с учетом расположения сердцевины, является научной основой для составления мероприятий по совершенствованию процессов получения радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

В работе проведен анализ и обобщены теоретические сведения о процессе получения: радиальных пиломатериалов из круглых пиловочных сортиментов, получены общие закономерности, позволяющие максимально увеличить выход готовой продукции. Методические положения, разработанные в данной работе, могут быть использованы при исследовании расположения сердцевины в других древесных породах и при проси ировашш процессов получения радиальной пнлопродушии.

Выполненные исследования позволяют эффективно проектировать технологические процессы производства радиальных пиломатериалов, что приводит к существенному сокращению затрат труда инженерно-технических работников лесопильных предприятий.

Реализация результатов исследований дает возможность повысить продуктивность труда и качественный выход пиломатериалов, снизить процент попутной продукции, не соответствующей требованиям спецификации контракта или технических условий, уменьшить незапланированный расход сырья.

Место проведения исследований. Работа выполнена в Братском государственном техническом университете на кафедре технологий деревообработки. Экспериментальные исследования эксцентричности ствола проведены на лесозаготовительных участках ООО «Турманское» и ЗАО «Аврора». Заключительная часть экспериментальных исследований была осуществлена в производственных условиях лесопильного цеха ООО «Бралихтинвест» г. Братск.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации, отдельные ее разделы были представлены научно-технической общественности на Международном Форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» в г. Санкт-Петербург в 2000 г. и ежегодных научно-технических конференциях Братского государственного технического университета.

Промышленная проверка разработанных режимов получения радиальных пиломатериалов проведена на ЗАО ЗСК «ИНКОН» г. Санкт-Петербург, где подтверждена целесообразность использования предложенных положений.

Структура и объем. Диссертация состоит' из введения, 6 глав, основных выводов и приложений, содержи /^страниц машинописного текста, -35~~рисунков,2 0 таблиц и список литературы, включающий 106 наименование литературных источников. В приложения включены вспомогательные данные, акты производственной апробации результатов исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность диссертационной работы, сформулированы ее цель, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе - «Анализ состояния вопроса производства радиальных пиломатериалов» - приведен анализ научных работ по вопросу раскроя круглых лесоматериалов на радиальную пилопродукыию, а также рассмотрены особенности расположения пороков строения древесины в бревне. Изложены преимущества радиальных пиломатериалов. Исследо-

ваны структура и основные этапы лесопильного производства, установлены их взаимосвязи. Отражены современные тенденции в развитии производства радиальной пилопродукции.

Удовлетворение потребности в специальной пилопродукции при уменьшении издержек сырьевых и материальных ресурсов - задача, которая не требует аргументации. Операция продольной распиловки бревен включает в себя составление плана раскроя, от эффективности выполнения которого существенно изменяется уровень издержек при производстве пиломатериалов, что весьма существенно, поскольку на долю сырья приходится примерно 60 % затрат при использовании традиционных технологических режимов.

Несмотря на широкое применение отдельных способов получения радиальных пиломатериалов, не рассмотрешшми до сих пор остаются следующие пункты: составление поставов относительно смещенной сердцевины, так как недостаточно изучено ее расположение внутри ствола дерева; изменение выхода радиальных пиломатериалов в зависимости от требуемого угла радиальности.

Проведенный анализ способов распиловки показал, что наиболее широкое распространение в лесопилении с целью получения пиломатериалов с радиальным наклоном волокон имеют развально-сегментная и брусо-во-сегментная схемы раскроя круглых сортиментов. Данные способы занимают лидирующее положение благодаря тому, что позволяют получить высокую производительность при довольно высоком выходе радиальных обрезных пиломатериалов в общем объеме пилопродукции. Гораздо реже в производстве применяется секторная схема раскроя, обеспечивающая наибольший выход радиальных пиломатериалов, но не столь распространена из-за своей трудоемкости и условия наличия специальных фиксирующих устройств.

При составлении поставов по этим схемам условно принимается что центр годичных колец совпадает с геометрической осью хлыста, либо если имеется эксцентричность сердцевины, то смещение располагается равномерно вдоль оси хлыста на одну сторону. В связи с этим, при расчетах планируют выпиливать относительно сердцевины на вершинном срезе бревна центральные, либо сердцевинную доски с общей шириной до 30 мм. А из оставшихся сегментов получать радиальные доски.

Несмотря на все это в результате все равно получались нерадиальные пиломатериалы, причем в досках появлялась сердцевина. Это свидетельствует о том, что должны быть разработаны научные основы, отражающие качественные стороны процесса получения радиальных пиломатериалов, построенные на объективном понимании свойств исходных материалов.

В целом проведенный анализ научных работ в области получения радиальных пиломатериалов показывает, что при всей их значимости многие

вопросы требуют доработки и дальнейшего обобщения в рамках комплексных исследований.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ научных работ по технологии получения радиальных пиломатериалов из круглых пиловочных сортиментов.

2. Провести теоретические исследования изменения пиловочных зои бревна, из которых возможно производство пиломатериалов с требуемым наклоном волокон к широкой пласти, в зависимости от положения центра годичных колец.

3. Разработать методики проведения экспериментов и обработки результатов. Подготовить экспериментальную установку.

4. Исследовать расположение сердцевины внутри древесного ствола.

5. Исследовать влияние расположения сердцевины и требуемого угла радиальности на выход радиальных пиломатериалов, получаемых по различным способам раскроя.

6. Разработать математические модели и закономерности, характеризующие объекты исследования.

7. Произвести производственную апробацию результатов исследований и разработать практические рекомендации для промышленности но совершенствованию технологических процессов лесопиления.

Во второй главе - «Теоретический анализ закономерностей получения радиальных пиломатериалов» - рассматриваются основные закономерности изменения областей получения радиальных пиломатериалов в круглом пиловочном сортименте в зависимости от смещения сердцевины. Рассматриваются теоретические предпосылки, определяющие вероятное расположение сердцевины по длине древесного хлыста. Рассчитаны теоретические зависимости, позволяющие наиболее эффективно использовать область получения пиломатериалов с заданным углом радиальности, равных длине пиловочного сортимента. Получены теоретические закономерности, позволяющие рациональное использование сбеговой зоны.

Формирование радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов происходит из заболонной части бревна, связанной с углом радиальности и поэтому характеризующейся как область получения радиальной пилопро-дукции. Область получения радиальных пиломатериалов ограничивается в

Рис.1. Область получения радиальных пиломатериалов

Рис.2. Взаимосвязь центрального угла и угла радиальности

бревне двугранным сектором (рис.1), стороны которого имеют наклон равный значению требуемого угла радиальности к плоскости, перпендикулярной пропилам. На вершинном срезу эти плоскости проецируются в прямые с наклоном, равным углу а, к оси ох. Угол а численно равен значению угла радиальности. Данное утверждение следует из определения угла радиальности (рис.2).

Выход радиальных пиломатериалов зависит от заполнения поставом области получения радиальных пиломатериалов, которая базируется относительно центра годичных колец - сердцевины. В природе очень редко встречаются случаи, когда сердцевина совпадает с геометрической осевой линией бревна. По всей длине хлыста расхождение уменьшается ближе к вершине. Однако для вьфа-ботки пиломатериалов используется как раз комлевая (расхождение максимально) и срединная часть ствола. Изменение местоположения сердцевины влечет за собой изменение размеров зон получения радиальных пиломатериалов.

На основании теоретического анализа было установлено предположение о сложном характере расположения сердцевииы внутри ствола дерева от комля к вершине. Поэтому было предложено характеризовать смещение сердцевины относительно геометрической оси хлыста основными параметрами

ствола: диаметром, коэффициентом овальности, расстоянием от комлевого среза. Применение этих показателей эффективно и легко осуществимо в промышленном применении.

Из-за сложности описания структуры более рационально выделять центральную зону бревна, содержащую сердцевину и окружающую ее ювенильную древесину, нежели определять местоположение центра годичных колец для каждого отдельного ствола древесного ствола. Границы этой зоны должна определяться в виде окружности

Рис.3.Схема расположения центральной зоны бревна, включающей в себя сердцевину

относительно геометрического центра (рис.3) на поперечном срезе бревна, что следует принимать во внимание при составлении поставов для раскроя круглых сортиментов на радиальные пиломатериалы.

При эксцентричном расположении следует рассматривать дополнительную к области распространения сердцевины зону в зависимости от толщины вписываемого

У.

У / \

/ А\ ( а/\ С /1 /\а

О

сортимента. В рассмотренных выше случаях предполагается, что ювенильная древесина, окружающая сердцевину на расстоянии примерно до 10 мм, попадает внутрь диаметра с1,,р. В противном же случае, когда (1,,Р <10 мм, значение с1„р должно приниматься равным 10 мм. Это позволит значительно снизить вероятность попадания этих пороков в пиломатериалы.

При предварительном расчете поставов по сегментным и секторным схемам раскроя следует выделить те части сортимента, из которых возможно получить брусья для дальнейшего получения из него досок. Размеры этого бруса будут обусловливать первоначальный распиловку бревна, т.е. определять размеры выпиливаемых сегментов.

Размеры бруса - усеченного сегмента с максимальной площадью вписанного в сектор, являющегося базовым для расчетов поставов, определяется по следующим уравнениям:

Рис.4. Схема расположения бруса в области получения радиальных пиломатериалов.

где t = \ + tg1(a)

и К

V

^ЕйВШ)

О)

(2)

(3)

Для расчета поставов следует применять соотношения для нахождения размеров усеченного сегмента, представленные в таблице ], которые были получены из уравнений (1) и (3).

При составлении схем раскроя обычно используются размеры из заданной спецификации, поэтому высота сегментного бруса Ъ, которая явля-

ется шириной для получаемых обрезных пиломатериалов на втором проходе, задается, а значение а следует рассчитывать по следующему уравнению:

"~1 +

(4)

Суммарная толщина срединного пакета досок, включающего в себя сердцевинную, либо центральные и затем последующие боковые доски, должно иметь такую величину, чтобы, ширина внешней пласти сегментного бруса как

Таблица 1 Размеры сегментного бруса

можно меньше отличалось от значения а, рассчитанного по уравнению (4). Тогда будет обеспечен высокий выход обрезных пиломатериалов с заданным углом радиальности.

Для повышения эффективности раскроя круглых сортиментов на пиломатериалы спецификационных размеров с заданным наклоном волокон следует выяснить возможности использования сбе-

Угол Высота Ширина внешней

радиальности усеченного пласти усеченного

сегмента сегмента

45 0,271 с) 0,383 сЗ

50 0,266с1 0,342 с!

55 0,2626 0,301 й

60 0,259 с) 0,259 с!

говой части бревна.

Рис.5. Схема для определения длины укорачиваемых боковых досок с заданным наклоном волокон, а — поперечный разрез; б - продольный разрез бревна.

Длиной укорачивания доски, с заданным наклоном волокон, вписываемой в сбеговую часть бревна находится как решение системы, состоящей из уравнения кривой у—/(х), описывающей образующую древесного ствола(рис.5) и уравнения прямой у----а '+Ь.

Для практического применения на лесопильных заводах, производящих радиальные пиломатериалы и не имеющих оборудования, позволяющего определять точно внешнюю форму пиловочного сортимента, при составлении поставов следует рассматривать случай, когда образующая бревна является отрезком прямой. Тогда длина отрезка /,„ будет равна:

/ ч К 7 <*

1>«=-^--(5)

где а - требуемый угол радиальности,

Я-расстояние между внешними пластями укорачиваемых досок в сегменте, мм;

Ь - ширина доски, мм;

й - вершинный диаметр, мм;

5 - величина сбега бревна, мм/м.

Применение уравнения (5) позволяет при раскрое эффективно использовать сбеговуто часть бревна, из которой получаются укороченные радиальные доски заданного сечения.

Использование разработанных в данном разделе положений при составлении схем раскроя позволяет повысить выход спецификационных пиломатериалов с заданным углом радиальности.

В третьем разделе - «Общие методические положения» - раскрываются направления экспериментальных исследований, рассматриваются основные методические положения проведения экспериментов и обработки их результатов, а также дается характеристика используемых материалов, применяемого оборудования.

Для проведения исследований была выбрана порода - сосна ангарская, т.к. широко применяется в качестве сырья для получения пиломатериалов и имеет большое распространение на территории Восточной Сибири. Выбор данной породы также обусловлен особенностью ее строения. При установлении наклона волокон в досках у сосны хорошо различаются годичные слои с четкой границей между ранней и поздней древесины. На поперечном срезе древесного ствола легко определяется сердцевина.

В исследованиях использовались следующие сортименты: хлысты, пиловочник. Стандартные требования к хлыстам по ТУ 130273685-408-92. Стандартные требования к пиловочнику по ГОСТ 9463-88.

Измерение диаметров поперечных срезов хлыстов и пиловочных сортиментов осуществлялось по ГОСТ 2292-88 «Лесоматериалы круглые. Маркировка, сортировка, транспортирование, методы измерений и приемка». Величина смещения сердцевины определялось согласно

ГОСТ 2140-81 «Пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения»

Замеры на участках ракряжевки произведены на предприятиях ООО «Турманское», ИП «Старкова» и ООО «Аврора и Ко».

Для проведения предварительных распиловок с целью определения характера изменения местоположения сердцевины в стволе, а также осуществления раскроя секторным способом небольших партий круглого пиловочника, с целью выявления влияния расположения сердцевины на выход радиальных пиломатериалов применялся станок, шведской фирмы "ЬОООЗОЬ" с бензопилой немецкой фирмы "8ТШЬ".

Рис.6. Схема секторного раскроя для станка "Logosol".

Так как данный вид оборудования имеет свои характерные особенности, для этого типа оборудования была разработана и опробована следующая постадийная схема распиловки, которая представлена на рисунке 6.

Все пропилы осуществляются в той последовательности, в которой они пронумерованы. В результате получаются обрезные радиальные доски, квадратные бруски и кусковые отходы.

Исследование влияния технологических параметров на выход радиальных пиломатериалов осуществлялся также в производственных условиях на импортном оборудовании фирмы «РгетиШш» и «Бшпл», установленном в лесопильном цехе ООО «Бралихтинвест» г. Братск, и турецкой лесопильной линии «1МиткагН» ЗАО ЗСК «ИНКОН» г. Санкт-Петербург.

В четвертом разделе - «Экспериментальные исследования расположения сердцевины в древесном стволе» - представлены исследования расположения сердцевины относительно геометрического центра в за-

1

висимости от расстояния от комлевого среза хлыста, диаметра ствола на этом расстоянии и овальности поперечного среза.

Предварительные исследования были проведены на установке «ЬодоБоЬ путем рассечения центральной части бревна на несколько тонких пластин.

'Г-- 1

-- - I ■■ 1 \ *

- х- —

Рис.7. Расположение сердцевины на продольном сечении ствола

Результаты исследования подтвердили гипотезу о сложном расположении сердцевины, позволяющем рассматривать ее как трехмерную кривую. После обработки данных были получены общие характеристики этой кривой.

Так, на отрезке 2,2 м насчитывалось в среднем на центральных досках до 5 выходов сердцевины на поверхность (рис.7). По полученным данным были построены проекции на плоскости (рис.8). При наблюдении ее дальнейшего распространения в последующих досках выяснилось, что на таком отрезке количество отклонений от геометрической оси (экстремумов) достигало 4, причем в произвольные стороны. Это противоречит ранее сделанным выводам и теоретическим предпосылкам об относительно равномерном характере расположения сердцевины но длине ствола.

Исходя из полученных результатов можно утверждать, что сердцевина есть сложная геометрическая кривая, образующаяся под воздействием большого количества внешних и внутренних факторов, влияющих на рост дерева, взаимосвязанная с другими пороками строения древесины и сучками.

В этом разделе представлены также результаты исследования взаимосвязи между величиной смещения сердцевины относительно геометрического центра и характеристиками древесного ствола. Определение отношения параметров с величиной эксцентричности производилось посредством проведения пассивного многофакторного эксперимента.

В качестве переменных факторов выбраны диаметр, расстояния от комля и овальность на поперечном срезе ствола.

Использование совместно овальности и диаметра производилось согласно ГОСТ 2292 - 88, который гласит, что диаметр есть среднее арифметическое между двумя перпендикулярными замерами, в данном случае между осями эллипса, лежащего в основе поперечного ссчсния.

Рис. 8. Сердцевина в древесном стволе спроецированная на перпендикулярные между собой плоскости

а) - в хлысте (длина 25м); б) - в пиловочном сортименте (длина 3,6 м).

В свою очередь овальность есть соотношение между полуосями этого эллипса, и согласно ГОСТ 2140-81 соотносится непосредственно со смещением сердцевины.

Расстояние от комля характеризует эксцентричность на разном расстоянии от поверхности земли, т.к. весь комплекс нагрузок, действующих на ствол и определяющих величину смещения, па различной высоте будет неодинаков.

В качестве выходного параметра выбрано значение максимального смещения центра годичных колец относительно геометрического центра поперечного среза бревна. В результате проведения многофакторного эксперимента и обработки полученных данных рассчитана регрессионная зависимость, характеризующая область расположения сердцевины внутри древесного ствола.

А = -33,764 + 0,167 ■ 4 + 33,423 • (1 + 50,659 -К„~

- 0,698 ■ 1к ■ а - 4,761 -Л-Кт-27,823 ■ й1 -20,929 • Кт2, (6) где А = <^С1(/2 - смещение сердцевины, см;

йсц - диаметр зоны бревна, содержащей сердцевину (рис.3.); - расстояние от комлевого среза хлыста дерева, м;

¿/-диаметр поперечного среза, м;

- коэффициент овальности поперечного среза.

При следующих ограничениях: 0,04 <Ьк< 24,1"

0,16 <¿<0,52 > (7)

1,0 <;£„<; 1,1 ]

Анализ результатов практических исследований подтвердил правильность выводов теоретических исследований влияния выбранных параметров. Величина смещения сердцевины относительно геометрического центра возрастает по мере увеличения диаметра, но уменьшается с удалением от комлевого среза.

Зависимость величины эксцентричности от расстояния от комлевого среза хлыста наиболее проявляется у крупных в комле диаметров и менее у небольших диаметров. Это свидетельствеует о том, что у сильносбежистых бревен разность между величиной смещения сердцевины в вершинном и комлевом срезе будет большей, нежели в бревнах с небольшим сбегом.

Смещение сердцевины слабо коррелируется с овальностью поперечного среза ствола и уменьшается в зависимости от увеличения диаметра. Однако, с увеличением коэффициента овальности величина смещения сердцевины незначительно возрастает.

Учитывая выбранные факторы, можно правильно прогнозировать расположение сердцевины в стволе и исключать ее из пилопродукции во время раскроя круглых пиловочных сортиментов.

В пятом разделе — «Исследование процесса производства радиальных пиломатериалов» - приведены результаты корреляционно-регрессионного анализа влияния основных технологических факторов на показатели раскроя бревен по секторной и. комбинированной развально-сегментной способам.

В качестве принятых переменных факторов, относящихся: к пиловочнику - диаметр, прогнозируемое смещение сердцевины; к пиломатериалам - угол радиальности в досках. Технологические факторы, относящиеся к поставам, приняты условно-постоянными. Это толщина и ширина досок, ширина пропилов, градация по длине досок. Изменение факторов проводили дифференцированно с изменением размеров постава.

Теоретическими и практическими исследованиями было установлено, что, для прогнозирования и исключения попадания сердцевины в пи-лопродукцию следует выделять центральную зону бревна, границы которой на поперечном сечении определяются окружностью радиусом, равным амплитуде отклонения сердцевины от геометрически центральной оси бревна, и при составлении поставов следить чтобы пиломатериалы не попадали в эту область.

Для определения диаметра сердцевинной зоны по уравнению (6) использовались значение комлевого диаметра и места выпиловки сортимента из исходного хлыста. При производстве радиальных пиломатериалов обычно используется заболонная часть бревна, в которой как правило мало сучков, что важно для производства радиальных пиломатериалов, т.к. в такого рода досках форма сучков имеет сильно вытянутую форму. Вследствие этого, применение мелких диаметров неэффективно. Так при получении доски шириной 96 мм, являющейся при распиловке высотой сегментного бруса, величина диаметра должна составить не менее 38 см. Такие крупные значения вершинных диаметров у пиловочных сортиментов по-' лучаются если их выпиливают первым, вторым, иногда третьим резом из хлыста дерева. Связано это с тем, что для комлевой части хлыста характерны большие значения сбега, поэтому уже на втором шестиметровом сортименте, например, вершинный диаметр будет меньше комлевого среза хлыста на 24 см. Учитывая эти особенности, можно утверждать, что для производства радиальных пиломатериалов наиболее пригодны первый -комлевой, второй, реже третий рез из хлыста. В случае, когда пиловочный сортимент получен первым комлевым резом, расстояние, необходимое для подстановки в уравнение (6), принимается равным 0,5 м. Это значение соответствует средней длине комлевого чурака, отрезаемою на раскряжевочных участках. Для пиловочного сортимента, полученного вторым резом принимается равным сумме длины первого реза и расстояния 0,5 м.

Коэффициент овальности бревна принимается равным 1.1, как наиболее распространенный, что было установлено при исследованиях расположения сердцевины.

Исследования проводились в два этапа. Первоначально был проведен эксперимент на установке "ЬСЮОЗОЬ", технические характеристики которой приведены в третьем разделе. Выпиливание радиальных пиломатериалов производилось по секторной схеме раскроя, используя специально разработанную для горизонтальных лесопильных станков методику. Постоянные факторы приведены в таблице 2.

Таблица 2

Постоянные факторы процесса производства радиальных пиломатериалов по секторной схеме раскроя

Наименование фактора Ед. изм. Значение Примечание

Порода древесины Овальность ствола Длина пиловочных бревен Сорт сырья м сосна 1,1 2,7+0,1 I сорт по ГОСТ 9463-88

В результате обработки экспериментальных данных получена получена регрессионная зависимость выхода обрезных пиломатериалов, с заданным углом радиальности, при распиловке по секторной схеме:

Гр1в = -39,95 + 20,13 ■ с1 - 3,69 ■ а - 0,0391 • а2,% (8)

где а - вершинный диаметр, м;

а - требуемый утол радиальности,

При следующих ограничениях: 0,32 <с1< 0,481 45 < а < 65 }

Анализ полученных результатов показал, что при получении радиальных пиломатериалов но секторной схеме раскроя величина смещения сердцевины не имеет столь существенного влияния на выход обрезной пи-лопродукции. Основными определяющими факторами являются диаметр и требуемый угол радиальности.

Дальнейшие исследования проводились для комбинированного развально-сегментного способа распиловки. Характерными особенностями этой разновидности раскроя является выпиливание основной доли обрезных досок из двухкантных брусьев, выработанных путем отрезания горбы-

ля от вершины сегментов. А из полученных в срединной части пиловочного бревна широких необрезных досок выпиливаются на обрезном станке по две радиальных доски, благодаря чему исключается сердцевина.

Таблица 3.

Постоянные факторы процесса производства радиальных пиломатериалов по комбинированной развально-сегментной схеме раскроя

Наименование фактора Ед. изм. Значение Примечание

Порода древесины Овальность ствола Длина пиловочных сортиментов Сорт пиловочных сортиментов м сосна и 4 ±0,1 I сорт поГОСТ 9463-88

Исследования проводились в производственных условиях на лесопильном оборудовании ООО «Бралихтинвест» г. Братск. При проведении опытов распиловка бревен осуществлялась по действующему на предприятии технологическому потоку при постоянных факторах, представленных в таблице 3.

В результате обработки экспериментальных данных получена регрессионная зависимость выхода обрезных пиломатериалов с заданным углом радиальности по комбинированной развально-сегментной схеме раскроя:

• Ур!п =201,034-239,43-¿-1,8522-а-27,95 + + 0,433 •с?-с/^ +343,8-с/2 (10)

где с1ер - диаметр зоны пиловочного бревна (рис.3), включающей в себя сердцевину и ювенильную древесину, см.

0,32 < < 0,5 45 < ¿г <65 -3,2<<р<3,8]

Анализ результатов эксперимента показал, что выход обрезных радиальных пиломатериалов по развально-сегментной схеме раскроя снижается при увеличении значения смещения сердцевины. В свою очередь ( увеличением требуемого утла радиальности влияние смещения сердцеви ны значительно уменьшается.

Значительные изменения выхода радиальных пиломатериалов на блюдаются с увеличением вершинного диаметра пиловочного сорти

мента при-мснвшем-прогнознруемом смещении сердцевины. У бревен с одинаковым вершинным диаметром значения комлевого диаметра могут значительна различаться, что связано, прежде всего, со значением сбега и длины. Следовательно, прогнозируемые значения отклонения сердцевины от геометрического центра могут принимать различные значения, характеризуемые тшешго комлевым диаметром. Учитывая влияние смещения сердцевины можно утверждать,-что-у-малосбежистых бревен выход радиальных пиломатериалов выше, чем у сильно-сбсжистых.

Применение установленных закономерностей позволяет составлять нормы расхода пиловочного сырья при производстве досок с заданным углом радиальности, облегчить расчет и повысить эффективность технологических режимов производства радиальных пиломатериалов.

В шестом разделе произведена оценка экономической эффективности результатов исследований. Эффективность внедрения выполненных исследований складывается из повышения выхода обрезных досок, соответствующих спецификационному заданию. Годовой экономический эффект равен планируемому приросту прибыли, т.к. никаких капитальных вложений не планируется, а изменяется лишь способ раскроя пиловочных бревен на имеющемся оборудовании. В результате проведенных расчетов экономический эффект при распиловке 1000 м3 круглого пиловочного сырья составил 321,4 тыс. рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Раскрой пиловочных бревен на радиальные пиломатериалы должен производиться относительно геометрического центра вершинного среза, а не относительно смещенной сердцевшш. Для производства радиальной пилопродукции целесообразно применять секторный и развально-сегментный способы раскроя.

2. Продуктивная зона получения радиальных пиломатериалов ограничивается в бревне двугранным сектором, стороны которого имеют наклон равный значению требуемого угла радиальности к плоскости, перпендикулярной пропилам.

3. Установлено, что высота прямоугольника с максимальной площадью, вписываемого в определенный сектор при угле радиальпосга 45 градусов равна 0,271 с1, а ширина 0,383 <1 При значении угла радиальности 60 градусов таким прямоугольником является квадрат со стороной 0,259 <1. Длина укороченной доски, с заданным наклоном волокон, вписываемой в сбеговую часть бревна зависит от заданного угла радиальности.

4. Определено, что сердцевина располагается в стволе дерева в виде сложной пространственной кривой. Смещение сердцевины возрастает с увеличением диаметра и уменьшается с удалением от корневой шейки древесного ствола.

5. Доказано, что для прогнозирования и исключения попадания в пиломатериалы сердцевины целесообразно выделять область в бревне, полностью включающую сердцевину в себя. По своей форме область бревна, содержащая сердцевину, является усеченным конусом, подобным внешней форме ствола.

6. Размеры сердцевинной области рассчитываются по полученной математической модели при значениях диаметра от 16 до 52 сантиметров и длины хлыста до 24 м.

7. Установлено, что выход обрезных спецификационных радиальных пиломатериалов зависит от величины требуемого угла радиальности и размеров прогнозируемой сердцевинной области, определяемой значением комлевого диаметра. При изменении угла радиальности от 45 до 60 градусов выход снижается в среднем на 10%.

8. Методические положения по исследованию расположения сердцевины в стволе дерева могут быть использованы при изучении других пород. Методика определения продуктивной зоны бревна для производства обрезных пиломатериалов с определенным наклоном волокон может применяться при исследовании выхода тангенциальной пилопродукции.

9. Разработанные технологические режимы позволяют увеличить выход обрезных радиальных пиломатериалов в среднем на 5% при применении комбинированной развалъно-сегмептной схемы раскроя, что подтверждено актами производственной апробации. Экономический эффект при распиловке 1000 м3 пиловочного сырья составляет 321,4 тыс. рублей за счет увеличения полезного выхода пиломатериалов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСВЕЩЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ'

1. Черных А.Г., Черных ПЛ. Изучение технологического процесса лесопиления на базе лесопильных рам фирмы «Линк». - Братск: БрИИ, -1995-29 с.

2. Черных П.П. Особенности работы на минилесонильных рамах «Лого-соль»: (Депонированная рукопись № 2943 - лб. 98). - М.: ВНИИПИлес-пром,-1997.-5с.

3. Черных А.Г., Черных П.П. Теоретические исследования дайны укорачиваемых досок с заданным наклоном волокон, получаемых из сбеговой зоны бревна/ Труды Братского государственного технического университета. - Братск: БрГТУ, 2000. - 204 с.

4. Черных А.Г., Черных ПЛ., Симонян С.Х. Применение секторного способа распиловки бревен на переносных горизонтальных станках «ЬО-С(Ж)Ь»/ Труды Братского государственного технического университета. - Братск: БрГТУ, 2000. - 205-206 с.

5. Черных П.П., Черных Е.А. Особенности пиления на минилесопильных рамах «Логосоль» с применением пил немецкой фирмы «Штиль»/ Тезисы докладов XVIII научно-технической конференции. Братск: БрИИ, 1997-120-121 с.

6. Черных П.Г., Черных Г1.П. Исследование процессов гашения па лесопильных горизонтальных переносных рамах/ Тезисы докладов XIX научно-технической конференции. Братск: БрИИ, 1998 - 170-171 с.

7. Черных П.П., Ильин М.А. Особенности расположения пороков строения древесины, влияющих на качество пиломатериалов/ Тезисы докладов XXI научно-технической конференции. Братск: БрГТУ, 2000-192-193с.

8. Черных П.П., Калинина Е.А. Обоснование эффективных технологических режимов производства радиальных пиломатериалов/ Тезисы докладов Международного Форума «Лесопромышленный комплекс России XXI века». С.-Петербург, 2000 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями

присылать по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер. 5,

Лесотехническая академия, Ученый Совет.

Отпечатано с готового оригинал-макета.

Лицензия ЛР № 020578 от 04.07.97.

Подписано в печать с оригинал-макета 14.11.2000. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ.л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 323. С 24а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издателъско-полнграфический отдел СПбЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПРОИЗВОДСТВА

РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ.

1.1. Концепции современного лесопиления.

1.2. Краткий обзор работ в области раскроя пиловочного сырья.

1.3. Пороки древесины, влияющие на наклон волокон в пиломатериалах.

1.4. Основные положения теории раскроя пиловочного сырья на радиальные пиломатериалы . .у,. ^

1.5. Особенности производства радиальных пиломатериалов.

1.6. Структуризация технологического процесса лесопиления.

1.6.1. Подготовка сырья.

1.6.2. Распиловка пиловочного сырья.

1.6.3. Формирование сечений пиломатериалов.

1.7. Выводы

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ

ПОЛУЧЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ.

2.1. Влияние смещения сердцевины на объемный выход радиальных пиломатериалов.

2.2. Исследования расположения сердцевины по длине ствола дерева

2.2.1. Закономерности расположения сердцевины на поперечном срезе бревна.

2.3. Исследования месторасположения сечений радиальных пиломатериалов в пиловочных бревнах.

2.3.1. Определение длины укорачиваемых радиальных досок, получаемых из сбеговой зоны бревна.

2.4. Выводы.

3. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

3.1. Характеристики пород древесины и круглых сортиментов, используемых в исследованиях.

3.2. Установка "1^о5о1" для проведения опытных распиловок в лабораторных условиях.

3.3. Методики и средства контроля.

3.4. Статистическая обработка результатов.

3.5. Методика проведения многофакторного активного эксперимента.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ СЕРДЦЕВИНЫ В ДРЕВЕСНОМ СТВОЛЕ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Исследования характера расположения сердцевины по длине древесного ствола.

4.3. Экспериментальные исследования влияния параметров древесного ствола на величину смещения сердцевины.

4.3.1. Методика проведения исследований.

4.3.2. Определение числа наблюдений в опыте.

4.3.3. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.

4.4. Анализ результатов эксперимента.

4.5. Порядок определения границ зоны пиловочного бревна содержащей по длине сердцевину.

4.6. Выводы.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ.

5.1. Общие положения.

5.2. Влияние факторов на объемный выход пиломатериалов при секторном способе раскроя.

5.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований на лабораторной установке.

5.2.2. Обработка результатов экспериментальных исследований

5.3. Влияние факторов на объемный выход пиломатериалов при комбинированном развально-сегментном способе раскроя

5.3.1. Методика расчета поставов с учетом влияния заданного угла радиальности.

5.3.2. Варьируемые факторы и показатели эффективности.

5.3.3. Методика проведения экспериментальных исследований

5.3.4. Анализ результатов эксперимента.

5.4. Определение элементов структурной схемы технологического процесса производства радиальных пиломатериалов.

5.5. Порядок расчета параметров эффективных поставов по сегментным способам раскроя

5.6. Выводы.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1. Расчет производительности лесопильного цеха на базе однопильного ленточнопильного станка.

6.2. Расчет технико-экономической эффективности.

Решение многих социальных и экономических проблем страны в значительной степени зависит от результатов работы деревообрабатывающей промышленности. Удовлетворение возрастающих потребностей общества в древесине требует повышения эффективности ее использования. Древесина относится к восстанавливаемым ресурсам, но это не значит, что возможно ее неразумное использование. В связи с этим, перед исследователями и инженерными работниками лесоперерабатывающей отрасли ставятся задачи, одним из решений которых является повышение полезного выхода готовой пилопро-дукции [8,28,29,41].

В условиях рыночной экономики, в лесопильной промышленности возникает потребность в поиске возможностей создания гибких производств, способных реагировать на всевозможные колебания рынка и включающие анализ существующего положения на основе современных приоритетов. В наиболее эффективном использовании пиловочного сырья немаловажную роль играют планирование раскроя сырья, включающее в себя рациональные системы поставов и использование качества пиломатериалов как основополагающего фактора. В экономическом плане повышение выхода пилопродукции при ее выработке из тех же объемов сырья на 2.8 % равнозначно значительному увеличению производительности труда [28,29].

Для этого требуется, в первую очередь, совершенствование технологического процесса получения пиломатериалов, ориентация на получение пилопродукции более высокого качества, правильной геометрической формы и с заданным наклоном волокон. Так стоимость радиальных пиломатериалов значительно превышает стоимость пиломатериалов, полученных по обычным технологиям без учета наклона волокон. При этом спрос на данного вида продукцию постоянно растет.

В связи с этим, актуальность проблемы повышения эффективности производства радиальных пиломатериалов из круглого пиловочного сырья несомненна. Решение проблемы получения качественных радиальных пиломатериалов во многом определяется правильностью прогнозирования пороков строения древесины, влияющих на наклон волокон в готовой продукции, и более эффективным использованием зон, пригодных для получения пилопродукции с высокими значениями угла радиальности, в пиловочных бревнах [23,37,49,72].

Для производства радиальных пиломатериалов предназначены сегментные и секторный способы раскроя. Сегментные способы распиловки являются более подходящими в применении на лесопильных производствах нежели секторный. Наиболее распространенными являются развально-сегментный и брусово-сегментный комбинированные способы раскроя, так как не требуют специальных устройств для базирования на промежуточных стадиях распиловки и позволяют более высокую производительность по сравнению с остальными специализированными методами получения радиальных пиломатериалов [4,46,49,52,55].

Формирование сечений с заданным углом радиальности из круглых сортиментов было объектом исследования многих ученых, однако влияние отдельных пороков строения древесного ствола, а именно эксцентричного расположения сердцевины, на выход обрезной продукции остается до сих пор недостаточно раскрытым. Это объясняется тем, что исследования строились исходя из предположения об однородности эксцентричного расположения сердцевины и связанной с этим овальностью ствола. Однако, при применении вышеуказанных способов раскроя сырья на практике, зачастую получается, что сердцевина и, окружающая ее, ювенильная древесина, с множеством мелких сучков, все-таки попадает в некоторые доски, что влечет за собой изменение наклона волокон, не допускаемое по определению для радиальных пиломатериалов, и снижение качества и механических свойств. В результате такие пиломатериалы, если позволяет спецификация, отправляются на доработку, в противном случае отсортировываются как брак. Все это ведет к неоправданному перерасходу сырья, что значительно снижает эффективность производства.

Совершенствование технологического процесса с использованием методики прогнозирования расположения сердцевины, при этом наиболее полно используя области бревна пригодные для производства пиломатериалов с заданным наклоном волокон, позволит правильно прогнозировать потребное количество пиловочного сырья, тем самым правильно закладывая затраты на сырье в цену готовой продукции, что несомненно ведет к высокой конкурентоспособности предприятия.

Это обстоятельство явилось основанием для проведения научно-исследовательских работ по углубленному изучению процессов формирования радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

Цель работы. Увеличение полезного выхода пиломатериалов с заданным углом радиальности за счет улучшения основных показателей раскроя бревен на основе совершенствования параметров поставов.

Для осуществления указанной цели в работе предусматривается решение следующих задач:

- Провести анализ научных работ по технологии получения радиальных пиломатериалов из круглых пиловочных сортиментов.

- Провести теоретические исследования изменения пиловочных зон бревна, из которых возможно производство пиломатериалов с требуемым наклоном волокон к широкой пласти, в зависимости от положения центра годичных колец.

- Разработать методики проведения экспериментов и обработки результатов. Подготовить экспериментальную установку.

- Исследовать расположение сердцевины внутри древесного ствола.

- Исследовать влияние смещения сердцевины и требуемого угла радиальности на выход радиальных пиломатериалов, получаемых по различным способам раскроя.

- Разработать математические модели и закономерности, характеризующие объекты исследования.

- Произвести производственную апробацию результатов исследований и разработать практические рекомендации для промышленности по совершенствованию технологических процессов лесопиления.

Объекты исследований. Расположение сердцевины внутри ствола дерева. Технологические режимы производства радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

Научную новизну имеют:

- принципы построения эффективных схемы продольного раскроя пиловочных бревен на пилопродукцию обусловливаемые расположением сердцевины внутри ствола и требуемым углом радиальности в пиломатериалах; основные закономерности расположения сердцевины по длине древесного ствола;

- методика проведения экспериментальных исследований для определения смещения сердцевины; математическая модель, описывающая смещение сердцевины по длине ствола дерева в зависимости от диаметра и овальности поперечного среза; применение секторного способа раскроя на горизонтальных бревнопильных установках типа «Ьо§озо1»; математические модели объемного выходы обрезных пиломатериалов с заданным углом радиальности при раскрое пиловочных бревен сосны секторным и комбинированным развально-сегментным способами.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Величина смещения сердцевины находится в зависимости от диаметра поперечного среза и величины его удаления от корневой шейки ствола.

2. Объёмный выход радиальных пиломатериалов определяется не только диаметром пиловочника, но и изменением величины угла радиальности и смещения сердцевины в бревне.

3. Эффективность раскроя круглых лесоматериалов на специальные виды пилопродукции зависит от заданной спецификации, параметров пиловочного сырья и угла наклона волокон древесины в пиломатериалах.

Обоснованность выводов и рекомендаций. Достоверность сформулированных в диссертации научных положений, выводов, рекомендаций подтверждается хорошим совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические зависимости, полученные при корректных допущениях, соответствуют основным положениям древесиноведения и лесопиления. Адекватность математических моделей, полученных в работе, проверена и подтверждена соответствующими критериями в соответствии с общепринятой в научной практике точностью. Разработанная методика определения выхода обрезных радиальных пиломатериалов апробирована на практике в производственных условиях.

Значимость результатов исследования. Совокупность разработанной математической модели, описывающих величину эксцентричности ствола от основных параметров и принципов построения технологических режимов производства радиальных пиломатериалов с учетом расположения сердцевины, является научной основой для составления мероприятий по совершенствованию процессов получения радиальных пиломатериалов из круглых сортиментов.

В работе проведен анализ и обобщены теоретические сведения о процессе получения радиальных пиломатериалов из круглых пиловочных сортиментов, получены общие закономерности, позволяющие максимально увеличить выход готовой продукции. Методические положения, разработанные в данной работе, могут быть использованы при исследовании расположения сердцевины в других древесных породах и при проектировании процессов получения радиальной пилопродукции.

Выполненные исследования позволяют эффективно проектировать технологические процессы производства радиальных пиломатериалов, что приводит к существенному сокращению затрат труда инженерно-технических работников лесопильных предприятий.

Реализация результатов исследований дает возможность повысить продуктивность труда и качественный выход пиломатериалов, снизить процент попутной продукции, не соответствующей требованиям спецификации контракта или технических условий, уменьшить незапланированный расход сырья.

Место проведения. Работа выполнена в Братском государственном техническом университете на кафедре технологий деревообработки. Экспериментальные исследования эксцентричности ствола проведены на лесозаготовительных участках ООО «Турманское» и

12

ЗАО «Аврора». Заключительная часть экспериментальных исследований была осуществлена в производственных условиях лесопильного цеха ООО «Бралихтинвест» г. Братск.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации, отдельные ее разделы были представлены научно-технической общественности на Международном лесопромышленном Форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» в г. Санкт-Петербург в 2000 г. и ежегодных научно-технических конференциях Братского государственного технического университета.

Промышленная проверка разработанных режимов получения радиальных пиломатериалов проведена на ЗАО ЗСК «ИНКОН» г. Санкт-Петербург, где подтверждена целесообразность использования предложенных положений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и приложений, содержит 171 страницы машинописного текста, 35 рисунков, 20 таблиц и список литературы, включающий 112 наименований литературных источников. Основное содержание работы изложено на 142 страницах. В приложения включены вспомогательные данные, акты производственной апробации результатов исследования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Раскрой пиловочных бревен на радиальные пиломатериалы должен производиться относительно геометрического центра вершинного среза, а не относительно смещенной сердцевины. Для производства радиальной пилопродукции целесообразно применять секторные и сегментные способы раскроя.

2. Продуктивная зона получения радиальных пиломатериалов ограничивается в бревне двугранным сектором, стороны которого имеют наклон равный значению требуемого угла радиальности к плоскости, перпендикулярной пропилам.

3. Установлено, что высота прямоугольника с максимальной площадью, вписываемого в определенный сектор при угле радиальности 45 градусов равна 0,271(1, а ширина 0,383 с1. При значении угла радиальности 60 градусов таким прямоугольником является квадрат со стороной 0,259 й. Длина укороченной доски, с заданным наклоном волокон, вписываемой в сбеговую часть бревна обратно пропорциональна заданному углу радиальности.

4. Определено, что сердцевина располагается в стволе дерева относительно центральной оси в виде сложной пространственной кривой. Смещение сердцевины возрастает с увеличением диаметра и уменьшается с удалением от корневой шейки древесного ствола.

5. Доказано, что для прогнозирования и исключения попадания в пиломатериалы сердцевины рационально выделять область в бревне, полностью включающую сердцевину в себя. По своей форме область бревна, содержащая сердцевину, является усеченным конусом, подобным внешней форме ствола.

6. Размеры сердцевинной области рассчитываются по полученной математической модели при значениях диаметра от 16 до 52 сантиметров и длины хлыста до 24 м.

7. Установлено, что выход обрезных спецификационных радиальных пиломатериалов зависит от величины требуемого угла радиальности и размеров прогнозируемой сердцевинной области, определяемой значением комлевого диаметра пиловочного бревна. При изменении угла радиальности от 45 до 60 градусов выход снижается в среднем на 10%.

8. Методические положения по исследованию расположения сердцевины в стволе дерева могут быть использованы при изучении других пород. Методика определения продуктивной зоны бревна для производства обрезных пиломатериалов с определенным наклоном волокон может применяться при исследовании выхода тангенциальной пилопродукции.

9. Разработанные технологические режимы позволяют увеличить выход обрезных радиальных пиломатериалов в среднем на 6% при применении комбинированной развально-сегментной схемы раскроя, что подтверждено актами производственной апробации. Экономический эффект при распиловке 1000 м пиловочного сырья составляет 321,4 тыс. рублей за счет увеличения полезного выхода пиломатериалов.

1. Аксенов П.П. Технология пиломатериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1976. - 479 с.

2. Алексеев А.Е. Ресурсосберегающие технологии раскроя пиловочного сырья: Автореферат дис. д. техн. наук. Архангельск, 1998. - 46 с.

3. Алексеев А.Е., Горяева С.Н., Постников Б.М. Формализованный мтод расчета поставов// Лесн. и деревообраб. пром-сть: Информ. сб./ ВНИ-ПИЭИлеспром. 1990. - №1 - с.22-24.

4. Батин H.A. Раскрой пиловочного сырья на пиломатериалы. Минск, Изд-во БТИ им. С.М.Кирова, 1972. - 36 с.

5. Батин H.A., Янушкевич A.A. К составлению поставов на выпиловку радиальных пиломатериалов// Механическая технология древесины. -1971. -№1 -с.9-13

6. Батин H.A., Янушкевич A.A. Расчет поставов на распиловку бревен секторным способом// Деревообрабатывающая промышленность. -1971. №2 с.11-12

7. Богданов Е.С., Козлов В.А., Пейч H.H. Справочник по сушке древесины: Изд. 3-е, перераб. М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 192 с.

8. Боровиков A.M. Качество пиломатериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1990. -256 с.

9. Боровиков A.M., Настенко A.A. Дереворежущий инструмент, оборудование и технология лесопиления в Швеции// Механическая обработка древесины: реф. информ./ ВНИП ИЭ Ил ее про м. 1980. - вып.2 -с. 1 -56

10. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине: Справочник/Под ред. Б.Н. Уголева. М.: Лесн.пром-сть, 1989. - 296 с.

11. Буглай Б.М., Гончаров H.A. Технология изделий из древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1985. - 408 с.

12. Бугров Я.С., Никольский С.М. Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии: учебник для вузов. Ростов-на-Дону, «Феникс», 1997.-288 с.

13. Вагнер Г. Основы исследования операций. М.: Мир, 1973. - т. 1 -335с.; т.2-488 с.; т.3-501с.

14. Вакин А.Т., Полубояринов О.И., Соловьев В.А. Пороки древесины:2-е изд., перераб. и доп. М.: Лесная пром-сть, 1980. - c l 12.

15. Веселков В.И., Алексеев А.Е. Эффективность внедрения ленточно-пильных станков// Деревообраб. пром-сть. 1991. - №4 - с.4-6.

16. Ветшева В.Ф. Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы. М.: "Лесная промышленность", 1976. - 168 с.

17. Виллистон Э.Д. Производство пиломатериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1981.-384 с,

18. Вильке Г.А. Автоматизация производственных процессов лесопромышленных предприятий. М.: Лесн. пром-сть, 1972. - 416 с.

19. Власов Г.Д. Метод расчета поставов. Л.: Гослесбумиздат, 1950. -80с.

20. Власов Г.Д., Куликов В.А., Родионов C.B. Технология деревообрабатывающих производств. Изд. 2-е. М.: 1967. - 503 с.

21. Гарин В.А., Лимонов Е.А., Федоров Д.П., Хухрянская Е.С. Оптимизация раскроя и размерных показателей пиловочника. // Деревообраб. пром-сть. 1998. - № 1 - с, 11-14.

22. Грачев A.B., Шейнов А.И. Совершенствование технологического процесса лесопильного цеха на базе ленточнопильных станков: в кн. Проблемы интенсификации лесопильного производства/ ЦНИИМОД. -Архангельск, 1985. с.28-29

23. Европейские стандарты на круглые лесоматериалы и пиломатериалы. Справочник/ Под ред. А. Курицына. Химки, 000«Л ее эксперт», 1998

24. Жуковский Г.М., Шатилов Б.А. Интенсификация лесопильного производства// Механическая обработка древесины: реф. информ./ ВНИ-ПИЭИлеспром. 1986. - вып. 11 — сЛ — 31

25. Зарипов Ш. Г. Исследование влияния размерно-качественных зон древесины лиственницы на качество сухих пиломатериалов: Автореферат дис. канд. техн. наук. Л: J1TA., 1981. - 21 с.

26. Захаров В.Н. Обеспечение выполнения плана производства качественных пиломатериалов// Механическая обработка древесины: реф. ин-форм./ ВНИПИЭИлеспром. 1982. - вып. 10 - с. 13 - 14

27. Инструкция по расчету прои з водетве н н ы х мощностей лесопильных цехов, потоков и установок: 2-е изд.-Архангельск, ЦНИИМОД, 1981. -40с.

28. Кожухов Н.И., Маслий Б.П. Лесной сектор экономики на пути в XXI век - М.: МГУЛ, 1999. - 167 с.

29. Калитеевский P.E. Теория и организация лесопиления. М.: "Экология", 1995.-352 с,

30. Калитеевский P.E. Технология лесопиления. М.: Лесн. пром-сть, 1986.-264 с.

31. Калитеевский P.E. Автоматизация технологических процессов лесопиления. М.: Лесн. пром-сть, 1964. - 224с.

32. Калитеевский P.E. Проектирование лесопильных потоков. М.: Лесн. пром-сть, 1972. - 184 с.

33. Калитеевский P.E. Автоматизация производственных процессов в лесопилении. М.: Лесн. пром-сть, 1979. - 339 с.

34. Калитеевский P.E. Новый метод расчета производительности лесопильных потоков, цехов и предприятий// Деревообрабатывающая пром-сть. 1999. - № 1 - с.6-10; №3 - с. 12-14.

35. Калитеевский P.E., Юдин С.Б., Шевелев Л.Е. Оборудование и технологические процессы ленточнопильных потоков. М.: Лесн. пром-сть, 1962. - 149с.

36. Калитеевский P.E., Плюснин В.Н. Перспективы развития ленточного лесопиления// Деревообрабатывающая пром-сть. 1980. - № 12 - с.5-6.

37. Калитеевский P.E., Плюснин В.Н., Гудков A.C., Нго Ньат Чиен. Исследование объемного выхода радиальных досок при развально-сегментном способе раскроя пиловочника. // Лесн. журн. 1996 - №6 - с.69-73.

38. Калитеевский P.E., Гудков A.C. Оперативное управление и планирование процессов подготовки и раскроя сырья на пиломатериалы // Лесн. журн. 1993 - №2-3 - с. 15-17.

39. Калитеевский P.E., Гудков A.C. Система компьютерных программ для оперативного управления процессами подготовки и раскроя пиловочного сырья// Деревообрабатывающая пром-сть. 1995. - № 2 - с. 2-5.

40. Кислый В.В. Нормирование пороков пиловочника хвойных пород// Деревообрабатывающая пром-сть. 1983. - № 8 - с. 13-14.

41. Кислый В.В., Щеглов П.П., Братенков Ю.И. и др. Справочное пособие по деревообработке. Екатеринбург: "БРИЗ", 1995. - 560 с.

42. Копейкин А.М. Перспективы развития технологии лесопиления. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 164 с.

43. Кречетов И.В. Сушка древесины: Изд.-е 4-е перераб. и дополн. М.: 1977-496 с.

44. Куусила К. Динамика бореальных лесов. Хельсинки: REPOLA, 1991. -210 с.

45. Лесоматериалы круглые. Маркировка, сортировка, транспортирование, методы измерений и приемка: ГОСТ 2292-88. Введ. 20.06.88. -М.,1989. - 130 с.

46. Межов И.С. Основы повышения объемного и спецификационного выхода пиломатериалов и заготовок при раскрое бревен брусово-сегментным способом на специализированном оборудовании: Автореферат дис. д. техн. наук. С.-Пб: ЛТА., 1994. - 33 с.

47. Межов И.С. Способы продольного раскроя круглых лесоматериалов // Деревообработка: Обзор, информ. /ВНИГШЭИлеспром 1990 - Вып.9 -с.56.

48. Межов И.С. Совершенствование технологии производства специфи-кационных пиломатериалов // Деревообраб. пром-сть. 1994 - №1. -с,13-15.

49. Межов PI.С., Осипова Л.К. Производство радиальных пиломатериалов и заготовок // Деревообраб. пром-сть. 1996 - №3 - с.8-11

50. Мелехов И.С. Лесоведение: Учебник для вузов. М.:МГУЛ, 1999. -398с.

51. Методы алгоритмизации непрерывных производственных процессов. М.: Наука, 1975.-400 с.

52. Минеев A.B., Горонок Р.В. Раскрой крупномерного лиственичного сырья на пиломатериалы радиальной распиловки// Механическая обработка древесины: реф. информ./ ВНИПИЭИлеспром. 1982. - №9 -с.12 -27

53. Минеев A.B. Универсальный график для определения угла радиальности// Механическая обработка древесины: реф. информ / ВНИПИЭИлеспром. 1975. - вып. 11

54. Михайлов Г.М., Серов H.A. Пути улучшения использования вторичного древесного сырья. М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 296 с.

55. Морозов H.A. Новые методы раскроя пиловочных бревен.-Л.: 1961,-16с

56. Нушкарев С.1\ Мишина Т.И., Капанадзе М.А. Организация дополнительной обработки пиломатериалов по спецификациям заказчиков// Деревообрабатывающая пром-сть. 1984. - № 12 - с. 13-15.

57. Образцов С.А. Технологические процессы лесопиления. М.: Гослес-бумиздаг, 1960. - 92 с.

58. Определение внутренних дефектов древесины с помощью сканирующих устройств// Механическая обработка древесины: реф. информ / ВНИПИЭИлеспром. 1988. - вып.8 - с 15-17

59. Определение скрытых дефектов лесоматериалов// Механическая обработка древесины: ЭИ заруб, опыт / ВНИПИЭИлеспром. 1988. -вып.4 - с. 11-14

60. Осипова Л.К. Исследование процесса продольной распиловки бревен с целью повышения выхода радиальных пиломатериалов: Автореферат дис. к. техн. наук. Кострома, 1994. - 21 с.

61. Перелыгин Л.М. Влияние пороков на технические свойства древесины. М.: Гослесбумиздат, 1949. - 160 с.

62. Переработка бревен с гнилью на пиломатериалы// Деревообоработка: иаф. сб./ ВНИПИЭИлеспром. 1989. - вып.4 - с,7- 13

63. Песоцкий А.Н. Лесопильное производство. М.: Лесн. пром-сть, 1970. -432 с.

64. Петровский B.C. Автоматизация раскроя древесных стволов. М.: Лесн. пром-CTí», 1970. - 34 - 143 с.

65. Петровский B.C. Оптимальная раскряжевка лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1989. -288 с.

66. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки. М.: Лесн. пром-сть, 1985. - 232 с.

67. Пиломатериалы хвойных пород северной сортировки, поставляемые для экспорта. Технические условия: ГОСТ 26002-83Э Доп. и изм. 21.02.87.-М., 1987.

68. Плюснин В.Н. Использование ленточнопильных станков для раскроя десоматериалов. Л.: ЛТА, 1989. - 44 с.

69. Покотило В.П., Коноплев Г!С., Ваенский Н.Н., Яковлев П.М., Лебедева Е.П. Пособие по раскрою пиловочного сырья. М.: Лесн. пром-сть, 1974.- 144 с.

70. Пороки древесины. Классификация^ термины и определения, способы измерения: ГОСТ 2140-81. -Введ. 30.06.81. М., 1982. - 111с.

71. Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами. -М.: Лесн. пром-сть, 1990. 240 с.

72. Рациональная технология переработки крупномерного пиловочника в ФРГ//Деревообработка: инф. сб./ ВНИПИЭИлеспром. 1992. - вып.6 - с.24 - 32

73. Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций. М.:Стройиздат, 1982. - 79с.

74. Руководящие технико-экономические материалы по нормированию расхода сырья и материалов в производстве пиломатериалов/ В НП О «Союзнаучдревпром», ДНИИМОД. Архангельск, 1991. - 219с.

75. Руководящие технические материалы по нормированию основных и вспомогательных материалов в производстве столярно-строительных изделий/ ВНИПИЭИлеспром Москва, 1983. - 221с.

76. Руководящие технические материалы: Области применения агрегатных линий для переработки пиловочника на пиломатериалы и технологическую щепу/ ЦНИИМОД. Архангельск, 1977. - 15с.

77. Санев В.И. Распиловка с принудительным распрямлением бревен и брусьев: в кн. Технология и оборудование деревообрабатывающих производств/ Межвуз. сб. н. тр.- Л.: 1982. вып. 11 - с.59-62

78. Сканирующие системы в лесопильном производстве// Деревообработка: инф. сб./ ВНИПИЭйлеспром. 1991. - вып.1 - с. 14 - 16.

79. Соболев И.В. Управление производством пиломатериалов. М.: Лсен. пром-сть, 1981. - 184 с.

80. Справочник по круглым лесоматериалам/ Под ред. А. Курицына. -Химки, ООО «Лесзксперт», 1996.

81. Справочник по лесопилению/ Под ред. С.М. Хасдана. — М., Лесная промышленность. 1980. 424 с.

82. Справочник по лесопилению/ Богданов Е.С., Боровиков А.М., Голе-нищев Н.Д. и др./ Под ред. С.М. Хаедана.-М.: Лесн. пром-сть, 1991 .-424с.

83. Сухов И.Е. Состояние и перспективы развития лесопиления на Северо-западе России: Тезисы докл. Между народи. Форум «Леспромыш-ленный комплекс на рубеже XXI века». СПб.: 1999. - с.4-7.

84. Сысоев Л.А., Тевлин В.А. Выбор технологических решений процессов подготовки сырья в лесопилении// Новые технологические процессы в лесопилении: тр. ЦНИИМОДа. Архангельск, 1986. - с. 173-176.

85. Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств: методические указания по самостоятельному изучению курса. Братск, 1988 г. -48 с.

86. Титков Г.Г. Теоретические основы наивыгоднейшего объемного использования пиловочных бревен: автореферат дис. канд. техн. наук. -Л.: ЛТА., 1953.-20 с.

87. Турушев В.Г'. Технологические основы автоматизированного производства пиломатериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1975. - 208 с.

88. Турушев В.Г., Алексеев А.Е. Технологическая оценка получения пиломатериалов заданных размеров при раскрое окантованных бревен/7 Лесной журн. 1995. - № 4-5. - с.62-66

89. Турушев В.Г., Алексеев А.Е. Технологическое и информационное обеспечение многоцелевого раскроя круглых лесоматериалов// Лесн. журн. 1994. - №1 - с.66-71.

90. Турушев В .Г., Алексеев А.Е., Царев Е.Г. Совершенствование технологии получения пиломатериалов // Лесн. журн. 1992 - №4. - с.96-104.

91. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Царев Е.Г., Веселков В.И. Изменение объема отходов древесины бревна в горбыль с уменьшением ширины полупостава // Технология и оборудование деревообраб. производств: Межвуз. сб. научи, тр./ ЛТА. 1992. - с.33-37.

92. Тюкина Ю.П. Исследование выхода специальных пиломатериалов в зависимости от размеров и качества соснового пиловочного сырья: Автореферат дне. к. техн. наук. Химки, 1954.-21 с.

93. Уголев Б.Н., Сташш Я.Н. Древесиноведение коммерческих пород: Учебное пособие. М.:МГУЛ, 1996.- 94 с.

94. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1986.- 386 с.

95. Уласовец В.Г. Распиловка боковой зоны бревен крупных диаметров на спецификационные пиломатериалы одинаковых толщин// Деревообрабатывающая пром-сть. 1983. - № 6 - с.3-5.

96. Фельдман Х.Л. Систем«-максимальных поставов на распиловку.-М.-Л., 1932. 275 с.

97. Фишберн П., Питер С. Теория полезности для принятия решений. -М.: Наука, 1978. 352 с.

98. Черных ГШ. Особенност» работы на мин и л есоп и л ьных рамах «Лого-соль»: (Депонированная рукопись № 2943 лб. 98). - М.: ВНИИПИ-леспром , - 1997. - 5с.

99. Черных ПЛ., Черных А.Г. Теоретические исследования длины укорачиваемых досок с заданным наклоном волокон, получаемых из сбего-вой зоны бревна/ Труды Братского государственного технического универешета. Братск: БрГТУ, 2000. - 204 с.

100. Черных П.П., Черных А.Г., Симонян С.Х. Применение секторного способа распиловки бревен на переносных горизонтальных станках

101. GOSOL»/ Труды Братского государственного технического университета. Братск: БрГТУ, 2000. - 205-206 с.

102. Черных ПЛ., Черных П.Г. Исследование процессов пиления на лесопильных горизонтальных переносных рамах/' Тезисы докладов XIX научно-технической конференции. Братск: БрИИ, 1998 170-171 с.

103. Шапиро Д.Ф. Лесопильно-строгальное производство. М.: 1967.--406с.

104. Шматков Л.И., Сухов И.Е. Определение оптимальных границ сортировочных групп бревен с применением ЭВМ: Методические указания. -СПб.: ЛТА, 1996.-36 с.

105. Ясинский B.C., Межов И.С., Тумашев Г.Э. Сравнительный анализ выхода пиломатериалов при различных способах распиловки бревен// Технолог, и обруд. деревообр. пр-в: Межвуз. сб. н. тр. С.-Пб.: ЛТА, 1992. -с.4-7

106. Ясинский B.C., Меркелов В.М. Определение оптимальных толщин досок, выпиливаемых из сегментов// Лесн. журн. 1986 - №4

107. Breithaupt G., Mücke W. Untersuchungen zur Verwertung Schwerabsetzbarer Laubschicktholzsortiemente, Holzindustrie, 1968, № 1, s. 11-14

108. Erfindungen Vorfahren und Vorrichtungen zur Herstellung und Verarbeitung von Schnittholz// Holztechnologie 1990. - Jg.31 - Nr.3 -s.158

109. Gluk P. Von der ökonomischen zur ökologischen Nachhaltigkeit.// Österreichische Forstzeitung, 1995, №8, s. 24-28.

110. Herstellung und Manipulation von Schnitholz// Holztechnologie 1987 -Jg.28 - Nr.3 - s 155

111. Konferenz der Vereinten Nationen für Umwelt und Entwicklung im Juni1992 in Rio de Janeiro. Dokumente. Klimakonvention. Konvention über die biologische Vielfalt. Rio-Deklaration. Waiderkiarung. Bonn: BML,1993 58s.

112. Low A.J. A study of compression wood in Scots Pine. Forestry, 1964. №2. 179-201 s.

113. Schneider T. Kriterien und Indikatoren für eine nachhaltige Bevvirschaftung der Walder// Allgemeine Forstzeitschrift, 1995, № 4, s.184-187.