Методика расчёта поставов с заданной величиной обзола Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

and Ecology], 2014, no 16 (156), pp. 86-91. (In Russian).

10. Babkin V.F., Evseev E.P., Zaharov P.D. Povyshenie jenergojeffektivnostipripererabotke organicheskih othodov s is-pol'zovaniem teplovyh i jelektricheskih mashin [Improving energy efficiency in the processing of organic waste with the use of thermal and electrical machines] Teoreticheskie i prikladnye issledovanija v oblasti estestvennyh, gumanitarnyh i tehnicheskih nauk: Vseros. nauch.-prakt. konf., fevral' 2015 [Theoretical and applied research in the field of natural and humanitarian sciences and engineering: Proc. scientific-practical. conf, February 2015], 2015, pp. 199-204. (In Russian).

11. Debdoubi A., El Amarti A., Colacio E. Production of fuel briquettes from esparto partially pyrolyzed. Energy Conversion and Management, 2005, Vol. 46, pp. 1877-1884.

12. Burrows M., Treverton G.A Strategic View of the Energy Future. Washington, 2008, pp. 79.

Сведения об авторе

Захаров Пётр Дмитриевич - аспирант кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения ФГБОУ ВО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: zpd90@yandex.ru.

Information about author

Zakharov Petr Dmitrievich - post-graduate student of the Chair of hydraulics, water supply and sanitation Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering», Voronezh, Russian Federation; e-mail: zpd90@yandex.ru.

DOI: 12737/21685 УДК 674.09

МЕТОДИКА РАСЧЁТА ПОСТАВОВ С ЗАДАННОЙ ВЕЛИЧИНОЙ ОБЗОЛА

Н. В. Куликова1 доктор технических наук, профессор С. Н. Рыкунин1 Н. В. Кривощёков1

1 - ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса», г. Мытищи, Российская Федерация

Предложенная методика расчёта поставов с заданной величиной обзола доказала свою эффективность, была проверена и показала следующие результаты. Объёмный выход пиломатериалов с тупым обзолом, полученных при развальном способе раскроя, увеличится по сравнению с обрезными материалами, полученными по той же схеме раскроя, на 7 %, то есть в 1.13 раз. Объёмный выход обрезных пиломатериалов с тупым обзолом при раскрое с брусовкой увеличится на 14.17 %, то есть в 1.27 раз. Объёмный выход обрезных пиломатериалов с тупым обзолом, полученных брусово-развальным способом раскроя, возрастает по сравнению с использованием развального способа раскроя на 7.17 % , то есть в 1.085 раз. Такое увеличение объёмного выхода пиломатериалов связано с обрезкой доски по ширине в два этапа - в лесопильном цехе и цехе деревообработки после сушки пиломатериалов. Затраты связанные с сушкой той части пиломатериалов, которая будет удалена в цехе деревообработки, окупятся за счёт увеличения объёмного выхода заготовок из полученных пиломатериалов. Пиломатериалы с заданной величиной обзола после выхода из сушильного отделения могут использоваться в таком виде в качестве заготовок для деревянного домостроения.

Ключевые слова: раскрой, лесоматериалы, пиловочное сырьё, пиломатериалы, обзол.

THE CALCULATION METHOD OF SUPPLY WITH THE GIVEN WANE VALUE

N. V. Kulikova1

DSc in Engineering, Professor S. N. Rykunin1 N. V. Krivoschokov1

1 - Federal State Budget Educational University of Higher Education «Moscow State Forest University»,

Mytischi, Russian Federation

Abstract

The proposed method of calculation made with the setpoint wane proved its effectiveness was tested and showed the following results. Volumetric output of lumbers with a blunt wane obtained by the method of cutting breakup increase compared with edging materials obtained in the same way cutting, by 7 %, that is 1.13 times. Volumetric output edged lumbers blunt wane when cutting with squaring increase by 14.17 %, that is 1.27 times. Volumetric output edged lumbers blunt wane obtained lumber-breakup means cutting increases in comparison with breakup method of cutting to 7.17 %, that is 1.085 times. This increase in the volumetric output of lumber due to the cutting board in width in two stages - in the sawmill and woodworking shop after drying lumber. At the same time, the costs related to that part of the drying lumber, which will be removed in a woodworking shop, will be repaid by increasing the volumetric output of billets produced lumber. Thus, the timber with a predetermined quantity wane after leaving the drying room may be used in such a form as pieces for a wooden house.

Keywords: timber, raw, sawn, lumber, wane.

Одним из путей решения задачи эффективной переработки древесины берёзы может быть изменение схемы обрезки пиломатериалов в лесопильном цехе с оставлением в верхней части доски тупого обзола, параметры которого превышают требования действующих стандартов (рис. 1). Такие пиломатериалы возможно использовать при производстве панелей для деревянного домостроения по технологиям CLT (Cross laminated timber) и MHM (MassivHolzMauer) или отправлять в деревообрабатывающий цех для дальнейшей их переработки.

Рис. 1 . Схема раскроя необрезных пиломатериалов с целью увеличения объёмного выхода заготовок

Острый обзол для обрезных досок недопустим, а тупой обзол определяется размерами непро-пиленной части поверхности доски [1, 3, 5] по толщине Д: по ширине ДЬ и по длине Д1 (рис. 2.). В стандартах он нормируется величинами непропи-

ленной части доски в долях её толщины : ширины Ь и ограничивается по длине доски.

На рис. 2, а указаны вершинный диаметр бревна d, ширина постава для центральных досок М, толщина доски : ширина доски Ь, величины параметров обзола Д: и ДЬ. По теореме Пифагора, используемой в теории раскроя для расчёта ширины и толщины доски полной длины, следует, что параметры Д: и ДЬ рассчитываются по формулам (1) и (2).

д=м (1)

2 2

ДЬ = - - . (2)

2 2

Для формирования базовой поверхности кромки доски величина (:- Д) не должна быть менее 5 мм.

Для расчёта увеличения объёмного выхода пиломатериалов за счёт допущения на них тупого обзола с условием, что Д: = 5 мм, был произведён аналитический расчёт поставов на обрезные пиломатериалы и обрезные пиломатериалы с тупым обзолом. Аналитический расчёт производился с использованием программы «Дровосек», разработанной на кафедре технологии лесопиления и деревообработки Московского государственного университета леса [3, 5, 7].

Первая схема производства обрезных пиломатериалов заключалась в распиловке бревна d = 21 см вразвал с получением необрезных пиломатериалов

Рис. 2. Параметры обзола обрезных досок: а - в верхнем сечении бревна; б - в продольном сечении бревна

различной ширины, затем производилась обрезка сбе-говой реки в лесопильном цехе (рис. 3). Расчётные данные объёмного выхода обрезных пиломатериалов представлены в табл. 3.

Рис. 3. Первая схема раскроя

Рис. 4. Вторая схема раскроя.

Первый этап - обрезка в лесопильном цехе.

Вторая схема производства заключалась в распиловке бревна вразвал с получением необрезных пиломатериалов различной ширины, которые затем обрезаются в лесопильном цехе с сохранением тупого обзола, таким образом, по сравнению с обрезкой доски по первой схеме, её ширина увеличивается (рис. 1).

Получить данные по раскрою пиловочного сырья на пиломатериалы с тупым обзолом и частично

обрезной кромкой в программе «Дровосек» прямым путём невозможно, поскольку в программе не предусмотрен допуск обзола на пиломатериалах. Разработанная методика даёт эту возможность при имитации раскроя брёвен на доски толщиной 5 мм (данное значение отражает толщину минимально возможной пропиленной кромки доски).

После чего необходимо раскроить следующую доску от оси постава. Имитация раскроя будет производиться с помощью комбинации данных о первой выпиленной доске от оси постава, для стандартной доски толщиной 22 мм и параметров ширины и длины доски из раскройной ведомости для пиломатериалов 5 мм [2, 4, 8, 9, 10]. Сводные данные отображены в табл. 5.

Объёмный выход пиломатериалов с тупым обзолом, полученных при развальном способе раскроя, увеличится по сравнению с обрезными материалами, полученными по той же схеме раскроя, на 7 %, то есть в 1,13 раз.

Таблица 1

Исходные данные

Порода древесины Береза

Длина бревна, м 6

Средний сбег брёвен, см/м 1

Толщина круглых пил, мм 5

Минимальная ширина досок, мм 75

Минимальная длина досок, м 1.5

Среднеквадратическое отклонение, мм 0.6

Уровень дефектности, % 1

Таблица 2

Постав 1

Постав M, мм Диапазон диаметров, мм Оптимальный диаметр, мм

а Ь с d d с Ь а dmin dmax

22 22 22 22 22 22 22 22 224.6 204 214 214.0

Таблица 3

Размеры и объёмы обрезных досок

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

Ном. Расп. Ном. Расп.

а 22 23.7 75 79.8 4.00 2 224.6 0.0132 4.92

Ь 22 23.7 125 132.8 6.00 2 167.2 0.0330 12.29

с 22 23.7 175 186.9 6.00 2 109.8 0.0462 17.20

а 22 23.7 200 214.1 6.00 2 52.4 0.0528 19.66

Итого 8 0.1452 54.07

Таблица 4

Размеры и объёмы обрезных досок (а = 214 мм)

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

Ном. Расп. Ном. Расп.

Постав 2.1

а 5 6.3 200 214.1 6.00 2 17.6 0.0120 4.72

Итого 2 0.0120 4.72

Постав 2.2

а 5 6.3 175 186.9 6.00 2 75.0 0.0105 3.91

Ь 22 23.7 200 214.1 6.00 2 52.4 0.0528 19.66

Итого 4 0.0633 23.57

Постав 2.3

а 5 6.3 150 159.9 6.00 2 132.4 0.0090 3.35

Ь 22 23.7 175 186.9 6.00 2 109.8 0.0462 17.20

с 22 23.7 200 214.1 6.00 2 52.4 0.0528 19.66

Итого 6 0.1080 40.21

Постав 2.4

а 5 6.3 100 106.8 5.75 2 189.8 0.0058 2.18

Ь 22 23.7 125 132.8 6.00 2 167.2 0.0330 12.51

с 22 23.7 175 186.9 6.00 2 109.8 0.0462 17.52

а 22 23.7 200 214.1 5.75 2 52.4 0.0506 19.19

Итого 8 0.1356 51.40

Для сравнения были рассчитаны схемы раскроя для получения пиломатериалов толщиной 22 мм из берёзового пиловочного сырья d = 21 см с брусовкой. Данные о расчёте постава для обрезных

пиломатериалов без обзола представлены в табл. 68 и на рис. 7, для обрезных пиломатериалов с тупым обзолом - в табл. 9 и на рис. 8. Сводные данные представлены в табл. 10.

Объёмный выход обрезных пиломатериалов с тупым обзолом при раскрое с брусовкой увеличится на 14,17 %, то есть в 1,27 раз.

Объёмный выход обрезных пиломатериалов c тупым обзолом, полученным брусово-развальным способом раскроя, возрастает по сравнению с использованием развального способа раскроя на 7,17 %, то есть в 1,085 раз.

Также был разработан алгоритм расчёта объёмного выхода пиломатериалов с тупым обзолом в программе Excel, который подтвердил достоверность расчётов. А оптимизационные данные раскроя пиломатериалов на заготовки по длине были подтверждены расчётами с использованием программного обеспечения КЗ-Коттедж, инструментом «раскрой досок» [6].

Данные расчёты позволят сделать вывод, что предложенная методика расчёта поставов с заданной величиной обзола является эффективной.

Рис. 5. Схема раскроя на обрезные пиломатериалы заданной толщины развальным способом

Таблица 5

Сводный постав

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

номинальная расчётная номинальная обрезных досок номинальная обрезных досок с тупым обзолом расчётная обрезных досок номинальная обрезных досок с тупым обзолом обрезных обрезных с тупым обзолом обрезных обрезных с тупым обзолом обрезных обрезных с тупым обзолом

а 22 23.7 75 100 79.8 106.8 3.00 5.75 2 224.6 0.01 0.03 4.04 9.42

Ь 22 23.7 125 150 132.8 159.9 6.00 6.00 2 167.2 0.03 0.04 12.51 14.75

с 22 23.7 175 175 186.9 186.9 6.00 6.00 2 109.8 0.05 0.05 17.20 17.20

d 22 23.7 200 200 214.1 214.1 6.00 6.00 2 52.4 0.05 0.05 19.66 19.66

Итого 8 0.14 0.16 51.40 61.04

Таблица 6

Раскрой с брусовкой на обрезные доски. Первый проход

Постав M, мм Диапазон диаметров, мм Оптимальный диаметр, мм

а Ь а dmin dmax

25 150 25 224.3 208 214 210.0

Таблица 7

Раскрой с брусовкой на обрезные доски. Второй проход

Постав Щ мм M, мм Диапазон диаметров, мм Оптимальный диаметр, мм

а Ь с а с Ь а dmin dmax

22 22 22 22 22 22 22 150 197.3 208 214 210.0

Таблица 8

Размеры и объёмы обрезных досок

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

ном. расп. ном. расп.

1—а 25 27.2 75 79.9 3.25 2 224.3 0.0122 4.80

1—Ь 150 160.0 160.0

2—а 22 23.9 100 106.9 4.75 2 197.3 0.0209 8.22

2—Ь 22 23.9 150 160.0 6.00 2 139.5 0.0396 15.58

2—с 22 23.9 150 160.0 6.00 2 81.7 0.0396 15.58

2—а 22 23.9 150 160.0 6.00 1 23.9 0.0198 7.79

Итого 9 0.1321 51.97

Рис. 7. Схема раскроя брусово-развальным способом на пиломатериалы заданной толщины

Таблица 9

Имитация схемы раскроя брусово-развальным способом на обрезные пиломатериалы с тупым обзолом.

Размеры и объёмы обрезных досок

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

ном. расп. ном. расп.

Постав 3.1.

1—а 5 6.5 100 106.9 6.00 2 183.0 0.0060 2.23

1—Ь 150 160.0 160.0

2—а 5 6.5 125 132.8 6.00 2 162.6 0.0075 2.79

2—Ь 22 23.9 150 160.0 6.00 2 139.5 0.0396 14.75

2—с 22 23.9 150 160.0 6.00 2 81.7 0.0396 14.75

2—d 22 23.9 150 160.0 6.00 1 23.9 0.0198 7.37

Итого 9 0.1125 41.89

Постав 3.2.

1—а 5 6.5 75 79.9 2.75 2 240.8 0.0021 0.74

1—Ь 22 23.9 100 106.9 6.00 2 217.8 0.0264 9.48

1—с 150 160.0 160.0

2—а 5 6.5 75 79.9 4.75 2 220.4 0.0036 1.28

2—Ь 22 23.9 100 106.9 5.75 2 197.3 0.0253 9.09

2—с 22 23.9 150 154.0 6.00 2 139.5 0.0396 14.23

2—d 22 23.9 150 154.0 6.00 2 81.7 0.0396 14.23

2—е 22 23.9 150 154.0 6.00 1 23.9 0.0198 7.11

Итого 13 0.1564 56.16

3.1. 3.2

Рис. 8. Схема имитации раскроя брусово-развальным способом (постав 3.1 и 3.2)

Таблица 10

Сводная таблица размеров и объёмов обрезных досок с тупым обзолом

Толщина досок, мм Ширина досок, мм Длина досок, м Кол-во досок Ширина постава, мм Объём досок, куб. м Коэф. выхода, %

ном. расп. ном. расп.

1—a 22 23.9 75 79.9 2.75 2 240.8 0.0074 2.77

1—a 22 23.9 100 106.9 6.00 2 217.8 0.0264 9.83

1—b 150 160.0 160.0

2—a 22 6.5 75 106.9 4.25 2 191.5 0.014 5.21

2—b 22 23.9 125 132.8 6.00 2 168.4 0.0330 12.07

2—c 22 23.9 150 160.0 6.00 2 110.6 0.0396 14.48

2—d 22 23.9 150 160.0 6.00 2 52.8 0.0396 14.48

2—e 22 23.9 150 160.0 6.00 1 23.9 0.0198 7.37

Итого 12 0.1465 66.21

Библиографический список

1. Аксенов, П. П. Теоретические основы раскроя пиловочного сырья [Текст] / П. П. Аксенов. - М.-Л. : Гослесбумиздат, 1960. - 216 с.

2. Крылов, Г. В. Методы экспериментальной оптимизации в деревообработке [Текст] : учеб. пособие / В. Г. Крылов, В. Е. Пятков. - М., 2013. - 34 с.

3. Рыкунин, С. Н. Планирование раскроя пиловочного сырья и расчет производительности поточных линий [Текст] : учеб. пособие / С. Н. Рыкунин, В. Е. Пятков. - М., 2011. - 80 с.

4. Кондратюк, Д. В. Технологические решения переработки лиственных короткомерных сортиментов [Текст] / Д. В. Кондратюк, Е. В. Кравцов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - М., 2012. - № 8 (91). - С. 38-41.

5. Фергин, В. Р. Актуальные вопросы теории раскроя пиловочного сырья [Текст] : учеб. пособие / В. Р. Фергин, О. И. Шако, О. И. Ерхова. - М., 2010. - 95 с.

6. Куликова, Н. В. Проектирование изделий и технологических процессов деревообрабатывающих производств. Принципы проектирования деревянных домов в программе КЗ-Коттедж [Текст] : учеб. пособие. -М., 2009. - 202 с.

7. Рыкунин, С. Н. Методы составления и расчета поставов [Текст] : учеб. пособие / С. Н. Рыкунин, В. Е. Пятков. - 3-е изд., - М., 2008. - 76 с.

8. Lundahl C. G. Optimized processes in sawmills. Licentiate thesis. Lulea° University of Technology, Division of Wood Technology, Skelleftea, Sweden. - 2007.

9. Anders Lycken doctoral thesis Appearance Grading of Sawn Timber LTU Skellefteâ Luleâ University of Technology Skeria 3, S-931 87 Skellefteâ, Sweden http://www.ltu.se/ske 2006

10. Jaakko Vuorilehto Measuring technology at mechanical wood processes Lappeenranta university of technology mechanical engineering department of wood technology.

References

1. Aksenov P.P. Teoreticheskie osnovy raskroja pilovochnogo syr'ja [Theoretical Foundations of cutting saw-logs] Moscow, 1960, 216 p. (In Russian).

2. Krylov G.V., Pyatkov V.E. Metodyjeksperimental'noj optimizacii v derevoobrabotke [Methods of experimental optimization of woodworking in: Proc. Manual]. Moscow, 2013, 34 p. (In Russian).

3. Rykunin S.N., Pyatkov V.E. Planirovanie raskroja pilovochnogo syr'ja i raschet proizvoditel'nosti potochnyh linij [Planning cutting sawlogs and calculation performance of production lines: Proc. Benefit]. Moscow, 2011, 80 p. (In Russian).

4. Kondratyuk D.V., Kravtsov E.V. Tehnologicheskie reshenijapererabotki listvennyh korotkomernyh sortimen-tov [Technological solutions processing hardwood shorts-governmental assortments]. Vestnik Moskovskogo gosu-darstvennogo universiteta lesa - Lesnoj vestnik [Bulletin of Moscow State Forest University - Forest Gazette] Moscow, 2012, no. 8 (91), pp 38-41. (In Russian).

5. Fergin V.R., Shako O.I., Erhov O.I. Aktual'nye voprosy teorii raskroja pilovochnogo syr'ja [Topical issues of cutting sawlogs theory]. Moscow, 2010, 95 p. (In Russian).

6. Kulikova N.V. Proektirovanie izdelij i tehnologicheskih processov derevoobrabatyvajushhih proizvodstv. Principy proektirovanija derevjannyh domov v programme KZ-Kottedzh [Designing products and processes wood production. Principles of design of wooden houses in the program fault-Cottage]. Moscow, 2009, 202 p. (In Russian).

7. Rykunin S.N., Pyatkov V.E. Metody sostavlenija i rascheta postavov [Methods of preparation and calculation of supply]. Moscow, 2008, 76 p. (In Russian).

8. Lundahl C.G. Optimized processes in sawmills. Licentiate thesis. Lulea° University of Technology, Division of Wood Technology, Skelleftea", Sweden, 2007.

9. Anders Lycken doctoral thesis Appearance Grading of Sawn Timber LTU Skellefteâ Luleâ University of Technology Skeria 3, S-931 87 Skellefteâ, Sweden http://www.ltu.se/ske 2006

10. Jaakko Vuorilehto Measuring technology at mechanical wood processes Lappeenranta university of technology mechanical engineering department of wood technology

Сведения об авторах

Куликова Надежда Владимировна - старший преподаватель кафедры древесиноведения и технологии деревообработки ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса», г. Мытищи, Российская Федерация; e-mail: stelons@mail.ru

Рыкунин Станислав Николаевич - профессор кафедры древесиноведения и технологии деревообработки ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса», доктор технических наук, профессор, г. Мытищи, Российская Федерация; e-mail: rykunin@mgul.ac.ru

Кривощёков Никита Владимирович - аспирант кафедры древесиноведения и технологии деревообработки ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса», г. Мытищи, Российская Федерация; e-mail: krivoshekov-n@yandex.ru

Information about authors

Kulikova Nadezhda Vladimirovna - Senior Lecturer Department of Wood Science and Wood Technology Federal State Budget Educational University of Higher Education «Moscow State Forest University», Mytischi, Russian Federation; e-mail: stelons@mail.ru

Rykunin Stanislav Nikolaevich - Professor of Department of Wood Science and Wood Technology Federal State Budget Educational University of Higher Education «Moscow State Forest University», DSc in Engineering, Professor, Mytischi, Russian Federation; e-mail: rykunin@mgul.ac.ru

Krivoschekov Nikita Vladimirovich - post-graduate Department of Wood Science and Wood Technology Federal State Budget Educational University of Higher Education «Moscow State Forest University», Mytischi, Russian Federation; e-mail: krivoshekov-n@yandex.ru