CC BY
44
ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАБОТКИ ЗАГОТОВОК С ДОПУСТИМЫМ
обзолом из необрезных и обрезных пиломатериалов
О.И. ПОЛОСУХИНА, асп. каф. технологии деревоперерабатывающих производств МГУЛ
В статье выявлено повышение эффективности выработки заготовок для пола из необрезных и обрезных пиломатериалов при заданных предельных значениях допустимого обзола заготовок.
Из необрезной доски можно получить заготовку полной длины (равной длине доски) путем обрезки ее сбеговой зоны. Известно, что можно допустить некоторый предельный тупой обзол заготовки [1], т.е. необработанную часть ее поверхности, при условии, что при формировании пола она укладывается внешней пластью с обзолом вниз. Тогда коэффициент выхода сырой заготовки из сырой доски можно увеличить, т.к. при этом ширина заготовки будет несколько больше ширины доски в верхнем торце.
В первую очередь, экспериментальным методом определена статистическая зависимость коэффициента выхода сырых заготовок из необрезных досок от ширины заготовок и от величины предельного обзола по толщине заготовок в виде уравнения регрессии. Для этого была отобрана партия необрезных досок из березы, полученных в Щелковском учебно-опытном лесхозе, составлены паспорта досок, которые виртуально были раскроены на заготовки разных ширин.
Рис. 1. Графики зависимостей коэффициента выхода
сырых заготовок из необрезных досок
Далее был поставлен машинный эксперимент с целью получения уравнения регрессии на основе плана эксперимента второго порядка (план B2 [2]) для двух факторов X - ширины сырых заготовок, х2 - величины предельного обзола заготовок по толщине. Он содержит 8 опытов, в каждом из которых предусматривались измерения для 20-24 досок. Это вполне достаточно для получения необходимой точности эксперимента (3-5 %).
Для каждой доски вычислялся коэффициент выхода вписанной в нее сырой заготовки с учетом припусков на усушку и механическую обработку. Приближенный объем необрезной доски вычислялся по ширине в верхнем и нижнем торцах внешней пласти. Принято, что толщина доски равнялась толщине заготовки.
По результатам статистической обработки данных эксперимента было получено полное уравнение регрессии в нормализованном масштабе. Оно имеет вид
7 = 0,736+0,07х. + 0,05х9 +
2 2 (1) +0,0025x^2 - 0,01л" + 0,001х^,
л
где Y - средний коэффициент выхода заготовок из необрезных досок, вычисленный по уравнению регрессии.
Здесь диапазоны варьирования основных факторов
77 < x < 161 мм; (2)
0 < X2 < 14 мм.
Эффекты второго порядка и парные взаимодействия оказались статистически незначимыми и были исключены из уравнения регрессии. Таким образом, упрощенное адекватное уравнение регрессии с точностью достаточной для расчетов имеет вид
7 = 0,736+0,07^ + 0, 05х2. (3)
В натуральном масштабе факторов оно приобретет вид
7 = 0,486+0,0011Ъзаг + 0,007Ш. (4)
58
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014
51 80 92 119 138 161
200
b , мм
д’
Рис. 2. Изменение коэффициента выхода от ширины досок при постоянной длине заготовок
На рис. 1 представлены графики зависимостей коэффициента выхода сырых заготовок от их ширины Ъшг и предельного обзола по толщине At.
Из анализа рисунка следует, что при предельном обзоле, равном половине толщины заготовки, коэффициент выхода заготовки может быть увеличен до 10 %. С увеличением ширины заготовки коэффициент ее выхода из необрезной доски растет, что связано
с уменьшением доли отходов относительно объема доски.
На рис. 2 показано случайное изменение коэффициента выхода заготовок из необрезных досок при увеличении ширины необрезных досок в верхнем торце.
Сплошная линия соответствует коэффициенту выхода при отсутствии обзола заготовок, пунктирная - с предельным обзолом, равным половине толщине заго-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014
59
ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 1
Коэффициенты выхода сырых досок (сырых заготовок) из бревна минимального диаметра
Ном. ширина заготовок, мм Предельный обзол заготовок в долях толщины Коэф. выхода сырых заготовок из досок Коэф. выхода чистовых заготовок из сырых досок
0 (0 мм) 1/4 (7 мм) 1/2 (14 мм)
70 0,436 0,515 0,597 1,0 0,66
110 0,468 0,525 0,593 1,0 0,672
150 0,44 0,483 0,515 1,0 0,677
Таблица 2
Коэффициенты выхода заготовок (M заг = 28 мм) из сырых досок с номинальными размерами (ном.толщина досок 40 мм)
Ном.ширина заготовок, мм Ном.ширина досок, мм Коэффициент выхода
сырых заготовок из сырых досок чистовых заготовок из сырых досок
70 100 0,66 0,435
110 125 0,82 0,552
150 175 0,79 0,530
b , мм
заг7 I
150
110
70
120 140 160 180 200 220 240 d мм
Рис. 4. Зависимости коэффициента выхода заготовок от диаметра бревен
товки. Предельный обзол достигается для максимальных пиковых значений коэффициента выхода. Ступенчатая линия отображает ширины заготовок. Длина заготовок была принята равной длине необрезной доски 6 м.
Согласно рис. 2 средний коэффициент выхода заготовок всех ширин, вырабатываемых без обзола, составил 0,7, а вырабатываемых с предельным обзолом, равным половине толщины заготовки, составил 0,77. Вероятность (доля) появления заготовок с предельным обзолом составит
4 %, а вероятность появления заготовок с любым обзолом в пределах от 0 до предельного - 40 %. Предельный обзол появляется при изменении размеров заготовок в зонах перехода.
В необрезные доски можно вписывать заготовки разных длин, если их укорачивать, при этом можно увеличить ширину заготовок. На рис. 3 изображен график изменения коэффициента выхода заготовок от ширины необрезных досок в верхнем торце при различных длинах заготовок. Принято, что минимальная длина заготовок 4 м и их
60
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014
ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
укорочение с градацией 0,25 м. Средний коэффициент выхода заготовок всех ширин, вырабатываемых без обзола, составил 0,73, а вырабатываемых с предельным обзолом, равным половине толщины заготовки, составил 0,79. Вероятность появления заготовок с предельным обзолом вырастет до 8-10 %, а вероятность появления заготовок с любым обзолом в пределах от 0 до предельного - до 90 % из-за увеличенного количества переходов по размерам заготовок.
Обрезные толстые доски для заготовок пола получаем при брусовом способе раскроя из пропиленной пласти бруса. Будет выгодно путем уменьшения диаметра распиливаемых бревен допустить предельный обзол крайних толстых досок из бруса. Тогда будет увеличен коэффициент выхода всех толстых досок из бревна. В табл. 1 представлены коэффициенты выхода сырых досок (сырых заготовок) из бревна минимального диаметра. В этом случае размеры сырых досок устанавливались равными размерам сырых заготовок. Поэтому коэффициент выхода сырых заготовок из досок везде был равен единице [3].
На рис. 4 показано расчетное изменение коэффициента выхода заготовок из обрезных досок при увеличении верхних диаметров среднемерных бревен. Для примера взяты поставы с тремя толстыми досками из бруса. Сплошная линия соответствует изменению коэффициента выхода заготовок при отсутствии их обзола, пунктирная - с предельным обзолом, равным половине толщины заготовки. Предельный обзол достигается для максимальных пиковых значений коэффициента выхода. Вероятность появления заготовок с предельным обзолом составит 4 %, а вероятность появления заготовок с любым обзолом в пределах от 0 до предельного - 25 %. Здесь длина заготовок, выработанных из обрезных досок, всегда равна 6 м.
По данным рис. 4 рассчитаны средние коэффициенты выхода заготовок всех ширин, они равны: без обзола 0,38, с обзолом S толщины заготовки 0,47.
Часто возможен случай, когда заготовки получают из закупленных сырых до-
сок с номинальными размерами по ГОСТу для обрезных пиломатериалов. Тогда обзола заготовок не будет, поскольку размеры досок, как правило, завышены. Коэффициенты выхода будут зависеть от того, насколько близки номинальные размеры заготовок к номинальным размерам досок. В табл. 2 выполнен пример расчетов коэффициентов выхода заготовок из сырых досок с номинальными размерами.
Сравнивая варианты выработки заготовок из обрезных досок, следует указать, что гораздо выгоднее при производстве заготовок выпиливать их по заданным размерам, чем из пиломатериалов с номинальными размерами по ГОСТу.
Выводы
1. Коэффициент выхода заготовок полной длины из необрезных пиломатериалов может быть повышен до 7 %, если допустить предельный обзол, равный S толщины заготовки.
2. При выработке заготовок разных длин из необрезных пиломатериалов коэффициент выхода можно повысить еще на 2-3 %.
3. Коэффициент выхода заготовок из бревна при их выработке из обрезных досок, полученных из бруса, может быть повышен до 9 %, если допустить предельный обзол, равный 1/2 толщины заготовки.
Библиографический список
1. Песоцкий, А.Н. Лесопильное производство. Учеб. для вузов. Изд. 4-е переработанное и доп. / А.Н. Песоцкий. - М.: Лесная пром-сть, 1970. - 432 с.
2. Фергин, В.Р. Методы оптимизации в лесопильнодеревообрабатывающем производстве / В.Р. Фергин. - М.: Лесная пром-сть, 1975. - 216 с.
3. Фергин, В.Р. Актуальные вопросы теории раскроя пиловочного сырья. Учеб. пос. / В.Р. Фергин, О.И. Шако, О.И. Ерхова. - М.: МГУЛ, 2010. - 96 с.
4. Ветшева, В.Ф. Влияние распиловки в рамном потоке несортированных бревен на показатели расхода древесины / В.Ф. Ветшева А.Н. Сычев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - № 2. - 2013. -С. 53-59.
5. Шако, О.И. О снижении параметров обзола обрезных досок. Технология и оборудование для переработки древесины / О.И. Шако, О.И. Ерхова // Сб. науч. тр. - Вып. 342. - М.: МГУЛ, 2008. -С. 36-41.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014
61
