CC BY
7
УДК 630*811.112: 504.055
Е. Б. Темнова, П. М. Мазуркин, Т. О. Степанова
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТБОРА КОЛОТОЙ ДРЕВЕСИНЫ С РЕЗОНАНСНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Ключевые слова: колотый сортимент, ультразвук, резонансная древесина, эффективность отбора.
Приведены результаты расчета экономической эффективности ультразвукового отбора резонансной древесины колотыми сортиментами. Предлагаемая технология отбора проста и основана на существующем оборудовании лесных предприятий по расколке дровяных кряжей.
Keywords: piercing assortment, ultrasound, resonant wood, the efficiency of selection.
The results of the calculation of the cost-effectiveness of ultrasound selection resonant wood chipped assortments. The proposed technology selection is simple and is based on existing equipment forest companies splitting wood ridges.
Введение
На участках расколки чураков и кряжей повышенное внимание уделяют переработке низкокачественной древесины [1-4]. Раскалывание - распространенный способ первичной механической обработки кусков ствола дерева в виде колотых сортиментов и некоторых других видов круглых лесоматериалов, например, резонансных кряжей.
После операции раскалывания чураки и кряжи превращаются из колотых сортиментов в топливные и технологические поленья. Поэтому поленья по нашему патенту № 2334984 [5] на изобретение, которое основано на измерении скорости звука на поленьях в тангенциальном направлении анизотропии древесины, становятся объектом сертификации качества для отбора из колотых сортиментов резонансной древесины.
Любой производитель стремится к получению прибыли. Учитывая невысокую техническую сложность определения резонансных свойств колотых сортиментов и высокую стоимость резонансной древесины, можно рекомендовать разработанный в нами способ определения резонансных свойств древесины ультразвуковым прозвучиванием колотых сортиментов многим лесным предприятиям [6, 7].
Для внедрения предложенного способа требуется лаборатория ультразвукового испытания колотых сортиментов.
Цель статьи - экономическое обоснование совершенствования технологического процесса на участках расколки древесины, занимающихся переработкой низкокачественной древесины в технологические и топливные дрова, путем внедрения изобретения по отбору из всего множества колотого сортимента резонансной древесины.
Техника эксперимента и методика обработки
При массовой выработке колотых сортиментов, применяются кряжи из низкокачественной древесины диаметром от 24 см и больше [8]. Колотые сортименты и балансы обычно вырабатывают длиной 1 м. Кряжи диаметром до 36 см раскалывают на 4 части, а от 37 до 52 см - на шесть частей.
В соответствии с требованиями ГОСТ 324388 качество дров в России нормируется по породе
древесины, номинальной длине и учетной градации, по площади ядровой гнили (в процентах от площади торца), по количеству дров в партии с гнилью от 30 до 65% площади торца, и по высоте остатков сучьев.
На рисунке 1 представлена схема существующей поточной линии для получения колотых сортиментов, дополненная лабораторией ультразвуковой диагностики.
00 00
Рис. 1 - Схема поточной линии для выработки колотых балансов: 1 - продольный транспортер; 2 - буферная площадка; 3 - подающий транспортер; 4 - пила АЦ-2М; 5 - приемный стол; 6 -ленточный транспортер; 7 - гидроколун ГК-2; 8
- ленточный транспортер; 9 и 10 - станки Н-10; 11 -контейнеры для технологических и резонансных колотых сортиментов; 12 - контейнеры для топливных дров; 13 - транспортер для уборки отходов; 14 - кассеты для резонансных колотых сортиментов; 15 - лаборатория ультразвуковой диагностики; 16 - компьютер и принтер; 17 - настольные циферблатные весы 10Ц13У; 18
- ультразвуковой прибор Пульсар - 1.0
Низкокачественное долготье продольным транспортером 1 подается на буферную площадку 2, откуда поступает на подающий транспортер 3 ба-лансирной пилы 4 (АЦ-2М). Тонкомерные метровые кряжи с приемного стола 5 сбрасываются на ленточный транспортер 6, а более толстые поступают на гидроколун 7 (ГК-2), которым раскалываются на две или четыре части и падают на ленточный транспортер 8. На этот же транспортер поступают тонко-
мерные кряжи с транспортера 6. Колотые сортименты, пригодные для выработки балансов, снимаются с транспортера 8 и подаются к двум станкам 9 и 10 (Н-10), производящим окорку и выколку гнили. Получившийся в результате этого колотый сортимент укладываются в кассеты или контейнеры 11, которые забирает автопогрузчик, консольно-козловой или башенный кран.
Колотый сортимент, не пригодный для выработки балансов (дрова), доходит до конца транспортера 8 и укладывается в контейнер 12. Отходы убираются транспортером 13. Пропускная способность линии составляет 120 - 140 м3 в смену (по древесному сырью), в том числе 80 - 90 м3, перерабатываемых в колотые балансы, и 40 - 60 м3 дров.
Из всего выбора колотых сортиментов, многие, даже с дефектами (например, сердцевинная гниль), могут быть пригодны для использования их в качестве акустического древесного материала -если колотый сортимент имеет подходящее макроскопическое строение, то можно определить акустическую константу и другие показатели резонансных свойств.
Нужно дополнить существующий технологический процесс визуальным отбором предполагаемых колотых сортиментов с акустическими свойствами и лабораторией ультразвуковой диагностики 15, механизмами и устройствами для отбора, хранения, перемещения по складу и формирования грузовых единиц в виде кассет с резонансными колотыми сортиментами 14. Эти кассеты будут отправляться на музыкальные фабрики или к мастерам - индивидуальным предпринимателям, изготовляющим музыкальные инструменты.
При определении резонансного качества древесины визуальным способом учитывается макроструктура и цвет древесины. Самым важным показателем пригодности древесины является равно-слойность. Причем разброс в ширине годового слоя на двух соседних сантиметрах и по всей ширине пиломатериала (вне прикорковой и приядерной зон) не должна превышать 3 мм, а ширина годового слоя в пределах 1 - 4 мм. Цвет должен быть светлый, с желтоватым оттенком [9].
Колотый резонансный сортимент, определенный по визуальным признакам, подается к станку 9. После окорки и выколки гнили колотый сортимент, с предполагаемыми резонансными свойствами уложенный в контейнер 13, при помощи вилочного автопогрузчика, подается в ультразвуковую лабораторию, для снятия показаний скорости прохождения УЗК в тангенциальном направлении.
Для создания лаборатории ультразвуковой диагностики необходимо: ультразвуковой прибор Пульсар-1.0 18; весы настольные циферблатные РН-10Ц13У 17; компьютер 16; принтер; комплект измерительного оборудования. Затраты на приборы и оборудование лаборатории составят 120200 руб. (февраль 2011). Стоимость вилочного автопогрузчика составляет 320000 руб. на этот период. Соответственно, все капитальные вложения составят 440200 руб. Эти приборы и оборудование широко распространены, доступны и просты в эксплуатации.
Требуется введение дополнительных работников: техника - специалиста по визуальному определению акустических свойств колотых сортиментов; инженера и двух подсобных рабочих, обслуживающие лабораторию ультразвуковой диагностики; водителя вилочного погрузчика.
Затраты, связанные с реализацией проекта включают: расходы на заработную плату и социальные отчисления новых работников; расходы на электроэнергию, потребляемую оборудованием лаборатории; расходы на топливо, потребляемое вилочным погрузчиком; амортизационные отчисления, расходы на обслуживание и ремонт вновь приобретённых основных фондов (табл. 1).
Таблица 1 - Сводная таблица затрат
Наименование Затраты
тыс.руб./год руб./смен
Заработная плата 730,800 3071
Отчисления на заработную плату 248,472 1044
Затраты на электроэнергию 1,985 8
Топливо 220,800 928
Амортизация 59,385 250
Затраты на ремонт и ТО 86,594 364
Прочие затраты - -
Итого: 1348,035 5664
Режим работы: сменность работы - 1; продолжительность смены 8 ч, пятидневная рабочая неделя. Фонд эффективного времени работы составит 238 смен [10].
Пропускная способность линии (минимально 120 м3/смену) рассмотрена в двух вариантах по средневзвешенному проценту выхода продукции и производственной мощности линии по видам продукции: колотых балансов, дров и резонансных колотых сортиментов (табл.2).
Средневзвешенный процент выхода технологических дров во втором варианте на 1,7% меньше, чем в первом, а процент топливных дров для обоих вариантов остаётся неизменным.
Результат внедрения нового направления можно оценить только после расчета дохода. В начальном варианте выручка от реализации товарной продукции за смену составит 41520 руб., в том числе от реализации колотых балансов 30640 руб. и дров 10880 руб. За год объем продукции будет равным 9881760 руб.
Таблица 2 - Выход и объем по видам продукции по вариантам
Наименование Средневзвешенный процент выхода, % Производственная мощность, м3
базовый 1 2 базовый 1 2
Колотые балансы 66,7 64,2 62,5 80 77 75
Дрова 33,3 32,5 32,5 40 39 39
Резонансный колотый сортимент - 3,3 5,0 - 4 6
Цена на резонансный колотый сортимент равна 1870 руб./м3 по состоянию на 2014 г.
Интерпретация результатов и их анализ
Экономическая эффективность проекта очевидна при сравнении начальной прибыли и двух вариантов, различающихся объёмом выработки резонансных колотых сортиментов в общём объёме перерабатываемой древесины.
Предприятие, на базе которого планируется реализовать проект, получит значительную прибыль от своей деятельности.
Размер первоначальных инвестиций для реализации проекта составляет 440200 руб., прибыль от реализации резонансных колотых сортиментов в смену для первого и второго вариантов, соответственно составит 1816 руб. и 5556 руб., в год: 432,2 тыс. руб. и 1322,3 тыс. руб. Все данные приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Итоговая таблица
Наименование за смену за год
Первый вариант - объем резонансных колотых сортиментов 3,3%
Товарная продукция, руб. 47579 11323802
Прирост товарной продукции, руб. 7480 1780240
Дополнительные затраты, руб. 5664 1348035
Прибыль от резонансных колотых сортиментов, руб. 1816 432208
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет. 1,02
Второй вариант - объем резонансных колотых сортиментов 5%
Товарная продукция, руб. 52740 12552120
Прирост товарной продукции, руб. 11220 2670360
Дополнительные затраты, руб. 5664 1348035
Прибыль от резонансных колотых сортиментов, руб. 5556 1322328
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет. 0,33 (4 месяца)
Сравнительный анализ оценки двух вариантов технологии отбора резонансных колотых сортиментов, показал, что внедрение дополнительного ассортимента в виде резонансных колотых сортиментов на участках расколки является экономически целесообразным. Вложенные затраты обеспечивают экономическую эффективность - прибыль и быструю окупаемость проекта.
Выводы
Из-за снижения доли высококачественных хвойных лесов (замена хвойных древостоев на лиственные породы деревьев на крупных вырубках), глобального потепления и снижения глубины грунтовых вод (многие ельники приобрели корневую
гниль, что во многих случаях превращает комлевые сортименты на предприятиях в технологические дрова), нет крупномасштабной газификации малых городов, сел и деревень более 10 лет, что привело к резкому росту объемов топливных дров, а производство топливных гранул еще не приобрело достаточных масштабов.
Из всего выбора колотых сортиментов, многие, даже с дефектами, такими как сердцевинная гниль или другие, могут быть использованы в качестве акустического древесного материала, что увеличит прибыль, т.к. высокосортность древесины сама по себе не является основным показателем акустического качества данного материала.
Поэтому, учитывая невысокую сложность определения резонансных свойств колотых сортиментов и высокую стоимость резонансной древесины, можно рекомендовать предложенный способ определения резонансных свойств древесины ультразвуковым способом на колотых сортиментах многим лесным предприятиям.
Как показали экономические расчеты, дополнение существующей технологии расколки древесины, причем даже с сердцевинной гнилью, на станках типа Н-8 или Н-10, на колотые сортименты, с последующим отбором от 3 до 5% резонансных колотых сортиментов, является выгодным.
Достоинством предложенного способа является также и то, что ультразвуковые приборы типа Пульсар-1.0 изготовляются массово на отечественных приборостроительных предприятиях, которые вполне могут изготавливать и дополнительные конусные насадки.
Таким образом, новым направлением лесного производства вполне может стать отбор резонансной древесины колотыми сортиментами, в том числе и на экспорт, для расширения производства музыкальных инструментов.
Литература
1. Е.Б. Темнова, Современные наукоемкие технологии, 1,. 25-32 (2011)
2. Е.Б. Темнова, Успехи современного естествознания, 8,. 8-15 (2009)
3. П.М. Мазуркин, Е.Б. Темнова Казанская наука, 2, 20-25 (2010)
4. П.М. Мазуркин, Е.Б. Темнова Казанская наука, 1, 23-28 (2010)
5. Пат. РФ 2334984 (2006) МПК G01N33/46 №2006126506/12; опубл. 27.09.2008.
6. П.М. Мазуркин, Е.Б. Темнова, Вестник КГТУ, 5, 121124 (2012)
7. П.М. Мазуркин, Е.Б. Темнова, Казанская наука, Казань, 21, 23-28 (2010)
8. Е.Б. Темнова, Деревообрабатывающая промышленность, 4, 27-29 (2010)
9. М.А. Хомчик, Электронный журнал «Мир гитар», (2010) Режим доступа: http://www.mir-gitar.ru/
10. Р.В. Кардакова, Организация производства и планирование на предприятиях лесопромышленного комплекса. Йошкар-Ола, МарГТУ, 2007. 153 с.
11. Сафин, Р.Г. Производство пористого теплоизоляционного материала на основе отходов деревообработки и пенополиуретана [Текст]/ Р.Г. Сафин, Л.И. Левашко,
Ф.М. Филиппова, Е.И. Байгильдеева // Деревообрабатывающая промышленность. - 2013. - №1. - С. 15-18.
12. Сафин, Р.Г.Производство поризованной древесно-цементной смеси [Текст]/ Р.Г. Сафин, В.В. Степанов, Э.Р. Хайруллина, Ф.Ф. Шаяхметов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т. 16. №13. - С. 84-86.
13. Сафин, Р.Г. Мощность резания при профильном фрезеровании отходов лесопиления [Текст]/ А.А. Фомин, В.Г. Гусев, Р.Г. Сафин // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т. 16. №14. - С. 193-198.
14. Сафин, Р.Г. Влияние сбежистости фрезеруемой древесной заготовки на структуру времени единичного цикла «резание-отдых» [Текст]/ А.А. Фомин, Р.Г. Са-
фин, В.Г. Гусев // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т. 16. №20. - С. 231-235.
15. Сафин, Р.Г. Исследование влияния замораживания на состояние связанной воды в волокнах древесной целлюлозы [Текст]/ Ю.Б. Грунин, Л.Ю. Грунин, В.И. Талан-цев, Р.Г. Сафин, Д.Б. Просвирников // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. №1. - С. 46-48.
16. Сафин, Р.Г. Исследование механических свойств напольных плит и досок из древесно-полимерного композиционного материала [Текст]/ Р.Г. Сафин, Ф.М. Филиппова, И.М. Галиев, А.Р. Хабибуллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. №8. - С. 164-166.
© Е. Б. Темнова - к.т.н., доцент каф. природообустройства ПГТУ, TemnovaEB@volgatech.net; П. М. Мазуркин - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой природообустройства ПГТУ, MazurkinPM@volgatech.net; Т. О. Степанова - студентка каф. ПДМ КНИТУ, stepanova-211190@yandex.ru.
© Е. B. Тешпоуа - candidate of technical sciences, associate professor of an environmental engineering PGTU, TemnovaEB@volgatech.net; P. М. Ма/игкт - Doctor of Engineering, professor, head of the department of an environmental engineering PGTU, MazurkinPM@volgatech.net; Т. О. Stepanova - student of chair of processing of wood materials, KNRTU, stepanova-211190@yandex.ru.
