CC BY
2 П. П. Черных,
кандидат технических наук
ВЛИЯНИЕ ПОРОКОВ СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО СТВОЛА НА ПРОИЗВОДСТВО ОБРЕЗНЫХ РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
Введение. Работа лесопильных предприятий сегодня показывает, что теория раскроя круглых лесоматериалов на пиломатериалы не получила еще достаточного развития. Некоторые ее положения основываются на косвенных данных и требуют более строгой аргументации. Отдельным факторам приписывается определяющая роль, при некоторых неучтенных особенностях строения древесного ствола. Это влечет за собой незапланированные потери, которые могут доходить до 10 %, в зависимости от схем распиловки и используемого оборудования.
Одними из влияющих на выход обрезной пилопродукции факторов, которые обычно не берутся во внимание при составлении схем раскроя, являются овальность ствола и смещение сердцевины. 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 выработки пиломатериалов используется как раз комлевая и срединная часть (расхождение максимально) ствола. Изменение местоположения сердцевины влечет за собой изменение размеров зон получения радиальных пиломатериалов.
Из-за сложности описания структуры более целесообразно выделять центральную зону бревна, содержащую сердцевину и окружающую ее ювенильную древесину, нежели определять местоположение центра годичных колец для каждого отдельного ствола древесного ствола. Г раница этой зоны должна определяться в виде окружности относительно геометрического центра на поперечном срезе бревна, что следует принимать во внимание при составлении поставов для раскроя круглых сортиментов на радиальные пиломатериалы.
На основании теоретического анализа было выдвинуто предположение о том, что расположение сердцевины внутри ствола дерева от комля к вершине носит нелинейный характер относительно центральной оси. Поэтому было предложено характеризовать смещение сердцевины основными параметрами древесного ствола: диаметром, коэффициентом овальности, расстоянием от комлевого среза исходного хлыста. Применение этих показателей легко осуществимо в производстве.
Методика исследований. Для подтверждения предположения были проведены практические исследования зависимости смещения центра сердцевины от расстояния до комлевого среза древесного хлыста и соответствующего диаметра.
Опытные исследования проводились в производственных условиях. Согласно ГОСТ 2140-81 смещенную сердцевину измеряют по отклонению сердцевины от геометрического центра торца и выражают в сантиметрах. Однако на практике точное определение геометрического центра затруднительно, поэтому была разработана следующая методика, позволяющая при помощи четырех перпендикулярных замеров от сердцевины до внешнего края бревна рассчитать положение геометрического центра и величину смещения сердцевины.
Замеры на хлыстах проводились сразу после валки на лесосеках ООО «Турманское», ИП «Старкова» и ЗАО «Аврора и Ко», все в г. Братске, Иркутской обл. (Россия). Предельное расстояние от комлевого среза в исследованиях составило 26 м.
После проведения замеров проводилась первоначальная обработка данных, целью которой было определение геометрического центра круглого сортимента и величины смещения сердцевины.
Предварительно выразив длины отрезков (рис. 1) как: DB = e, BE = f AB = c, BC = g, обсчет производился в следующем порядке.
1. Поперечный срез бревна принимался за эллипс, центр которого совпадал с геометрическим центром.
2. Определялось значение вертикальной полуоси эллипса, параллельной одной из пар проведенных замеров, равной длине отрезка OA';
3. Аналогично определялась горизонтальная полуось, параллельная другой паре замеров, равная длине отрезка OE':
4. Диаметр принимался как среднее арифметическое двух осей эллипса.
{ SHAPE \* MERGEFORMAT }
Рис. 1. Схема проведения замеров на поперечном срезе бревна
5. Определялся коэффициент овальности ствола:
{ EMBED Equation.DSMT4 }
6. Для нахождения расстояния от сердцевины до геометрического центра определялась длина отрезков BG и FB, по которым определялось расстояние от геометрического центра до сердцевины, или, так называемое, смещение сердцевины.
При известных отрезках e, f c, g и значения полуосей, определяющих геометрический центр сечения, можно рассчитать величину смещения относительно этого центра точки, находящейся на пересечении отрезков DE = (e+f и AC = (c+g), которая составит:
где Δ - величина смещения сердцевины относительно геометрического центра ствола на поперечном срезе.
Определение отношения параметров с величиной эксцентричности производилось посредством проведения пассивного многофакторного эксперимента.
В качестве переменных факторов выбраны диаметр, расстояния от комля хлыста и овальность на поперечном срезе ствола. В качестве выходного параметра выбрано значение максимального смещения центра годичных колец относительно геометрического центра поперечного среза бревна.
Результаты исследований и их анализ. В результате проведения многофакторного эксперимента и обработки полученных данных рассчитана регрессионная зависимость, характеризующая область расположения сердцевины внутри древесного ствола.
где{ EMBED Equation.3 } - смещение сердцевины, см; ёсц - диаметр центральной зоны бревна, содержащей сердцевину; Lk - расстояние от комле-
{ EMBED Microsoft Equation 3.0 },
(2)
{ EMBED Equation.3 }
(3)
вого среза хлыста дерева, м; d - диаметр поперечного среза, м; Kov - коэффициент овальности поперечного среза.
При следующих ограничениях:
{ EMBED Equation.3 } (4)
Исходя из полученных результатов, можно утверждать, что сердцевина есть сложная геометрическая фигура, имеющая сложную пространственную форму, образующаяся под воздействием большого количества внешних и внутренних факторов, влияющих на рост дерева, взаимосвязанная с другими пороками строения древесины и сучками.
Анализ полученных результатов также показал, что величины коэффициента овальности и смещения сердцевины относительно геометрического центра возрастают по мере увеличения диаметра (рис. 2), но уменьшаются с удалением от комлевого среза (рис. 3), а с увеличением коэффициента овальности величина смещения сердцевины относительно оси ствола возрастает.
{ SHAPE \* MERGEFORMAT }
Рис. 2. Зависимость величины смещения сердцевины от коэффициента овальности поперечного среза бревна (по диаметрам), L = 1 м:
1 - d = 20 см; 2 - d = 30 см; 3 - d = 40 см; 4 - d = 50 см
{ SHAPE \* MERGEFORMAT }
Рис. 3. Зависимость величины смещения сердцевины от коэффициента овальности (по расстоянию от комля) d = 30 см:
1 - L = 1 м; 2 - L = 4 м; 3 - L = 8 м
Выводы
Эксцентричное расположение сердцевины и овальность поперечного сечения древесного ствола сильнее проявляется у крупных в комле диаметров и меньше у небольших диаметров при одинаковой длине исходного хлыста.
У сильносбежистых бревен разность между величиной смещения сердцевины и овальностью в вершинном и комлевом срезе будет большей, нежели в бревнах с небольшим сбегом.
Таким образом, одной из причин снижения выхода спецификацион-ных радиальных пиломатериалов является неправильное определение по-
роков строения древесного ствола. При составлении схем раскроя следует учитывать вероятную овальность поперечного среза ствола и при производстве пиломатериалов специального назначения с заданным наклоном волокон вероятное смещение сердцевины.
Библиографический список
1. Ветшева, В. Ф. Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы [Текст] / В. Ф. Ветшева. - М.: Лесная пром-сть, 1976.
2. Вакин, А. Т. Пороки древесины [Текст] / А. Т. Вакин, О. И. Полубояринов, В. А. Соловьев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1980.
3. Межов, И. С. Основы повышения объемного и спецификационного выхода пиломатериалов и заготовок при раскрое бревен брусово-сегментным способом на специализированном оборудовании [Текст]: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / И. С. Межов. — СПб.: ЛТА-СПб., 1994.
4. Песоцкий, А. Н. Рациональное использование древесины в лесопилении [Текст] / А. Н. Песоцкий, В. С. Ясинский. - М.: Лесн. пром-сть, 1977.
5. Песоцкий, А. Н. Лесопильное производство [Текст] / А. Н. Песоцкий. - М.: Лесн. пром-сть, 1970.
6. Уголев, Б. Н. Древесиноведение коммерческих пород [Текст]: учеб. пособие / Б. Н. Уголев, Я. Н. Станко. - М.: МГУЛ, 1996.
7. Черных, А. Г. Теоретические исследования длины укорачиваемых досок с заданным наклоном волокон, получаемых из сбеговой зоны бревна [Текст] / А. Г. Черных, П. П. Черных // Труды Братского государственного технического университета. - Братск: БрГТУ, 2000.
8. Черных, А. Г. Применение секторного способа распиловки бревен на переносных горизонтальных станках «LOGOSOL» [Текст] / А. Г. Черных, П. П. Черных, С. Х. Симонян // Труды Братского государственного технического университета. - Братск: БрГТУ, 2000. - С. 205-206.
Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению расположения сердцевины в древесном стволе и влиянию на производство радиальных пиломатериалов из сосны, произрастающей в Приангарском регионе. Исследованы факторы, влияющие на выход обрезной пилопродукции, которые обычно не берутся во внимание при составлении плана раскроя сырья, овальность бревен и смещение сердцевины.
There are reduced the results of theoretical and experimental researches regarding detecting of pith stock placement in tree stem and its effect towards radial saw timbers proceeding from pine-tree growing in Priangarskij region. Factors effected to output of saw cut lumbers which are usually not taken into consideration during working up of raw materials sawing plan are out-of-roundness of the round wood and of-centre pith.
Файл: черных
Каталог: C:\Documents and Settings\User\MoH документы\выпуски\185\ворды-185
Шаблон: C:\Documents and Settings\user.LAUTNER\Application
Data\Microsoft\Шаблоны\NormaLdot
Заголовок: Х
Содержание:
Автор: Лена
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 02.11.2010 10:28:00
Число сохранений: 2
Дата сохранения: 02.11.2010 10:28:00
Сохранил: user
Полное время правки: 20 мин.
Дата печати: 02.11.2010 12:09:00
При последней печати
страниц: 6
слов: 1 474 (прибл.)
знаков: 8 405 (прибл.)
