Некоторые особенности продольного раскроя крупномерного пиловочного сырья Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОДОЛЬНОГО РАСКРОЯ КРУПНОМЕРНОГО ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ

Уласовец В.Г. (УГЛТУ. г.Екатеринбург, РФ) Some peculiarities of the longitudinal cutting of large-size logs

Современная теория раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы [1, 2, 3, 4] позволяет успешно решать многие практические задачи, однако, в ней отсутствуют решения, связанные с теоретическим обоснованием отдельных способов раскроя. Так бревна крупных диаметров, центральная зона которых часто значительно поражена гнилями, распиливают развально-сегментным, брусово-сегментным, круговым способом или на три бруса. При этом задача рационального раскроя сегментов и боковых брусьев на пиломатериалы требует самостоятельного теоретического решения и разработки отсутствующих рекомендаций, так как имеет большое практическое значение особенно для лесопильных предприятий Восточных регионов нашей страны, где будет преимущественно развиваться лесопиление.

Согласно проведенным теоретическим исследованиям [5, 6, 7, 8], для бревен, форма ствола которых приравнена к усеченному параболоиду, оптимальную длину l0(c) и оптимальную ширину b0(c) обрезных прямоугольных досок, выпиливаемых параллельно продольной оси бревна из сегмента, определяют по следующим уравнениям:

- если наружные пласти выпиливаемых досок расположены в пифагорической зоне сегмента (т. е. при Е < Ет1ф(с))

lo(c) = L С1)

bo{c)= Vr2- в2 — C, (2)

- если наружные пласти выпиливаемых досок расположены в параболической зоне сегмента (т. е. при Е > Ет1ф(с))

2 L

/0(с) = 9{D2_d2} ЗФ2 -Е2) - 42 + AfyD2-E2) + A'

или /0(с) = 3(Я2 -^ ) '" ^ + C^{R2-e2) + C2

9{RZ -rz)

(3)

(4)

1

b0(c)=-p{D2-E2) + A2-2A? (5)

1

или Ь0{с) - - -е ) + С _2С ; (6)

где Ь - длина бревна; А = 2С - расстояние между внутренними пластями сегментов (или боковых брусьев); В (Я) и й (г) - диаметры (радиусы) комлевого и вершинного торцов бревна; Е = 2е - расстояние между симметричными наружными пластями досок, выпиливаемых из сегмента (бокового бруса) или удвоенное расстояние от центра торца бревна до рассматриваемой пласти доски; Епиф(с) = 2 епиф(с) - величина пифагорической зоны сегмента.

Величину пифагорической зоны сегмента определяют по формуле

Еттп = д/0,5 М2 - В2 + А^2(В2 - (7)

или для полупостава

= V0'5 ^ 1- ^ + СЛ/2(^2 _ . (8)

Анализируя уравнение (7), сделаем некоторые выводы:

1. Если средний брус не выпиливать, то вычисленное значение пифагорической зоны сегмента Е„иф^с)„ будет являться также величиной пифагорической зоны бревна Епиф.п, что можно представить в следующем виде:

при А = 0, Епфс,п = Епифп= >,5(3^2-&)= ^0,5(3-К2) .

2. Для всех значений А > 0, Етф(с)п < Етф.„.

3. Увеличение толщины среднего бруса приводит к уменьшению величины

Е„иф(с)„-

4. С увеличением коэффициента сбега бревна при прочих равных условиях величина Е„иф(с)„ будет уменьшаться.

Указанные выше положения наглядно отражает график (рис. 1) зависимости величины Е„иф(с)„ от изменения толщины средней вырезки А, где Е„иф(с)„ и А выражены в долях вершинного диаметра бревна. График составлен для бревен с коэффициентом сбега от К = 1,1 до К = 1,5. Крайняя справа кривая относится к случаю, когда К = 1,0, т. е. когда бревна имеют цилиндрическую форму.

Приведенный график позволяет определять значение Е„иф(с)„Ш (при известных A/d и К), не прибегая к расчетам по формуле (7).

Установленные аналитические зависимости для расчета оптимальных размеров обрезных досок, выпиливаемых из сегмента, позволяют расчетным путем вычислять их значения и выявить основные положения по составлению поставов, при оптимизации раскроя сегмента и боковых брусьев по макси-

_ Толщина средней вырезки,

муму объемного выхода обрезных пи- Рисунок г _ График изменения Епиф(с)п

ломатериал°в. от толщины средней вырезки

Исследованиями [8] установлено,

что составление поставов на распиловку пифагорической зоны сегмента следует вести так же, как и пифагорической зоны бревна, а распиловку параболической зоны сегмента можно вести на доски одинаковой толщины. Расход ширины постава Рс на распиловку параболической зоны сегмента определяют по уравнению

Рс = Е„ред(с) - Ео = п(а + у + 0, (9)

где п - количество досок одинаковой толщины в поставе при распиловке параболической зоны сегмента; а - номинальная толщина выпиливаемых досок; у - ве-

личина припуска на усушку по толщине доски; ? - ширина пропила; Ео - ширина постава на распиловку пифагорической зоны сегмента; Епред(с) - предельный охват сегмента (бокового бруса) поставом.

Предельный охват сегмента (бокового бруса) поставом Епред(с) вычисляют исходя из заданной минимальной ширины ЪтЫ и минимальной длины ¡тп обрезных досок.

Для обозначений, принятых на рис. 2, запишем следующее выражение:

Рисунок 2 - Определение величины Епред(с)

Епре(Кс)= ^2р-(2Ьша+ А)2 , (10)

где dp - расчетный диаметр бревна, начиная с которого выпиливаемые доски будут иметь заданные минимальные по ширине и длине размеры, т.е. ЪтЫ и ¡тЫ;

Для бревен, форма ствола которых приравнена к усеченному параболоиду, расчетный диаметр бревна dp определяют по формуле

ё = р.п.

2

с/2

Ь

■I ■

Ш1П

12

тогда Епред(с) п

или для полупостава

.и.

| ПИП ПИП

А

2

е

пред(с )п

Я2

К'

ь

■I

+с

"2

(11) (12)

(13)

Из уравнения (12) видно, что с увеличением длины бревен величина предельного охвата поставом сегмента (боковых брусьев) увеличивается.

Отметим, что раскрой бокового бруса, является частным случаем раскроя сегмента, при котором решают три задачи по расчету оптимальной ширины Ъо(с) и оптимальной длины ¡о(с) выпиливаемых досок.

Задача 1. Доску выпиливают в зоне пропиленных пластей бокового бруса, т.

е. е <

(рис. 3). При этом

Е.

ебР

бр

2

= 2 - е+н

бр

(14)

2

г

2

В исследуемой задаче оптимальная ширина обрезной доски, выпиливаемой из бруса, будет равна высоте бруса, т. е. Ь0(с) = Нбр, а ее оптимальная длина будет равна длине бревна, т. е. 10(с)= Ь.

Задача 2. Доску выпиливают в пифаго-рической зоне бокового бруса, но за пределами верхней пропиленной пласти, т. е.

ебр < е < впиф(с) (рис. 4).

В этом случае оптимальную ширину обрезной доски, выпиливаемой из бруса, вычисляют по следующему уравнению:

Рисунок 3 - Раскрой бокового

бруса при е < вбр

Ь

■е

С

Рисунок 4 - Раскрой бокового бруса при ебр < е < ешф(с)

0(с) -V ^ ^ , а ее оптимальная длина

будет равна длине бревна, т. е. 10(с)= Ь.

Задача 3. Доску выпиливают в параболической зоне бокового бруса, т. е. е

> епиф(с) (рис. 5).

Оптимальную длину обрезной доски, выпиливаемой за пределом пифагорической зоны сегмента, вычисляют по уравнению (4), а оптимальную ширину по уравнению (6).

Разработанные теоретические положения создают теоретическую основу решения практических задач по раскрою крупномерного сырья на пиломатериалы и возможность вести анализ рациональности составленных поставов.

Литература

1. Шапиро Д.Ф. Лесопильно-строгальное производство. - Л.: Гослестехиздат, 1935. - С. 88 -

97.

2. Л.В. Канторович, В.А. Залгаллер. Рациональный раскрой промышленных материалов. -Новосибирск: Наука, 1971. - С. 175-176.

3. Батин Н.А. Теоретические и экспериментальные исследования раскроя пиловочного сырья. Дис. ... д-ра техн. наук. -Мн.: 1964, 1 том. - 438 с.

4. Ветшева В.Ф. Руководство по расчету поставов для распиловки пиловочного сырья диаметром 14 - 90 см. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1979. - 84с.

5. Уласовец В.Г. Организация и технология лесопильного производства: Учебн. пособие для ВУЗов. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, - 2001. - 294 с.

6. Уласовец В.Г. Технологические основы производства пиломатериалов: Учебн. пособие для ВУЗов. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, - 2002. - 510 с.

7. Уласовец В.Г. Рациональный раскрой пиловочника. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун - т, 2003. - 278 с.

8. Уласовец В.Г. Раскрой сегмента на обрезные пиломатериалы. // ИВУЗ. Лесной журнал. -2005. - № 3. - С. 78 - 84.

Рисунок 5 - Раскрой бокового бруса при е > епиф(с)