Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Ресурсосберегающие технологии раскроя пиловочного сырья

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Ресурсосберегающие технологии раскроя пиловочного сырья"

На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ Александр Евгеньевич

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСКРОЯ ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ

11.00.11 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Арханпельск-1998

Работа выполнена в лаборатории «Технологии лесопиления», отдела? «Лесопильного производства» и «Оборудования для сортировки сырья, пиломатериалов и окорки древесины» Центрального научно-исследовательского института механической обработки древесины (ЦНИИМОД) и на кафедре «Лееопильно-строгальных производств» Архангельского государственного технического университета (АГТУ).

Научный консультант - действительный член РАЕН,

доктор технических наук, профессор Турушев В. Г.;

Официальные оппоненты: действительный член РАЕН,

доктор технических наук, профессор Рыкунин С. Н.

действительный член РАЕН, доктор технических наук, профессор Огурцов В. В.

доктор технических наук, профессор Варфоломеев Ю. А.

Ведущая организация: АО «Северолесоэкспорт»

Защита диссертации состоится 29 октября 1998 г. в 10м ч. на заседании диссертационного совета Д 064.60.01 в Архангельском государственном техническом университете (163007, Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 228).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан 28 сентября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.с.-х.н., профессор

-з-

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значение рационального использования лесосырьевых ресурсов определяется как экономическими интересами, так и ролью лесов в охране окружающей среды. Удовлетворение возрастающих потребностей общества в древесине и продуктах из нее путем эффективного использования позволяет сохранить большие площади лесов для выполнения важных рекреационных и защитных функций.

Проблема рационального использования пиловочного сырья в производстве пиломатериалов возникла закономерно и определяется, во-первых, ростом потребности в лесоматериалах, с одной стороны, и с другой, - ограниченностью лесных ресурсов; во-вторых, необходимостью повышения эффективности производства и объемов выработки высококвалифицированной продукции при стабилизации темпов лесозаготовок.

Технологические процессы раскроя круглых лесоматериалов имеют моноцелевой характер. При ориентировании на получение определенного вида продукции соответствующему выбору подчиняется и комплекс мероприятий, реализация которых и определяет в конечном итоге эффективность производства.

При многоцелевой переработке круглых лесоматериалов обеспечивается возможность регламентировать как параметры отходов (не в ущерб выходу основного продукта), так и, как следствие, - повысить общий выход продукции лесопереработки. Предпосылки рацио-нальнного расходования сырья основываются на многоцелевом использовании древесины пиловочника на базе организации параллельных производств.

Центральным вопросом многоцелевой переработки круглых лесоматериалов является раскрой бревен на пилопродукцию. При этом определение рациональных условий формообразования пиломатериалов во многом определяет эффективность метода и производства в целом.

Накопленный опыт позволяет реализовать положения многоцелевого способа раскроя круглых лесоматериалов средствами технологии. Технологическая и информационная поддержка метода Еключает комплекс вопросов, требующих первоочередного решения. Выбор технологических требований должен осуществляться дифференцированно в зависимости от региональной принадлежности, особенностей строения лесосырьевой базы, характеристик пиловочного сырья, применяемых

ТбХНОЛОГИИ й ОООруДОБЗЯКЯ, ОрибНТЗЦИИ ПрвдмеТОБ ОбрЗбОТКй ПО ПОСтаву инструмента лесопильного станка, ряда эксплуатационных факторов.

Реализация наиболее эффективного плана раскроя на основе назначения рациональных поставов и базирования позволит повысить стоимостной выход продукции, снизить затраты производства и решить ряд других задач повышения технико-экономических показателей лесопиления.

Цель и задачи исследований. Цель работы - снижение материалоемкости пилопродукции средствами технологии на базе,многоцелевой распиловки бревен путем улучшения основных показателей их раскроя на основе совершенствования линейных параметров поставов и способов базирования лесоматериалов.

Для достижения указанной цели при выполнении комплекса организационно-технических мероприятий решению подлежали задачи по:

- определен® перспективных направлений совершенствования техно-лического процесса и оборудования лесопильных потоков, обеспечивающих более рациональное использование древесины яри производстве экспортных пиломатериалов;

- изучению временной характеристики изменчивости состава лесо-сырьевой базы; назначению основных ограничений процесса производства пиломатериалов при многоцелевом способе раскроя бревен на базе организации параллельных производств;

- аналитическому анализу влияния способов базирования бревен и брусьев на линейные параметры постэбое;

- исследованию деформационной способности продукции лесопиления при изменении ориентации и условий формирования постаЕов;

- экспериментальной оценке основных теоретических положений по формированию рациональных параметров поставов при различных вариантах ориентации бревен и брусьев перед раскроем;

- разработке технологических требований к ориентированию бревен и брусьев перед раскроем и условий выполнения операции формообразования пиломатериалов при массовом способе их производства;

- разработке исходных технологических требований к комплексу специализированных базирующих устройств, обеспечивающих внедрение многоцелевого способа раскроя круглых лесоматериалов на пиломатериалы.

Объекты и методы исследований. По региональной принадлежности в качестве объекта исследований при-

няты лесосырьевая база северо-заладного региона европейской части России и лесозкспортные предприятия концерна "Северолес" и ПО "Северолесоэкспорт"; производственные процессы лесопиления, начиная от поставки пиловочного сырья до формирования одноразмерных партий пиломатериалов стандартных размеров транспортной влажности, включая участки подготовки пиловочника к распиловке и формирования сечений пиломатериалов.

При выполнении теоретических и экспериментальных исследований использовали методы математической статистики и теории планирования экспериментов, элементы математического моделирования и анализа, теории вероятностей. Программы имитационного моделирования продольного раскроя бревен реализовывали, а результаты статистических экспериментов обрабатывали при применениии современных средств вычислительной техники с использованием разработанных и стандартных прикладных программ.

Научная новизна. Сформулированы основы решения эколого-технологических проблем производства пиломатериалов при многоцелевом раскрое пиловочника на базе организации параллельных производств.

Ранжирование основных направлений рационального использования древесины для выработки пиломатериалов включает круг вопросов по совершенствованию технологии получения пиломатериалов (в частности, улучшения основных показателей раскроя бревен средствами технологии и оценки условий совершенствования параметров поставов). К ним отнесены: определение (и назначение) рациональных размеров обрезных досок в пифагорической зоне в зависимости от характеристик пиловочника, ориентации и местоположения доски в поставе; определение размеров обрезных досок в параболической зоне бревна при различных способах ориентации его перед раскроем; определение размеров обрезных досок при распиловке бревен с кривизной в зависимости от положения кривизны; определение (и назначение) рациональных размеров бруса с учетом более полного использования древесины бревна для выработки пиломатериалов в зависимости от способов ориентации бревен и брусьев перед раскроем.

Установлены основные параметры тренда в формировании характеристик пиловочных бревен по заданному числу скользящих баз. Впервые в отрасли изменения размерных характеристик бревен рассмотрены в связи с региональной принадлежностью лесосырьевой базы, ее строением. По совокупным данным динамических рядов определены

итахиитичыипие и ае^интмиихные ¡заяииимиихм и^мспсллп иипивпыл ла-

рактеристик пиловочника, влияюпщх на технико-экономические показатели производства. Обоснованы выборочные значения параметра тренда, в меньшей степени подверженного влиянию случайностей в распределении колебаний состава сырья, сформулированы основные технологические характеристики процесса производства пиломатериалов.

Разработаны технологические принципы многоцелевого раскроя круглых лесоматериалов на пиломатериалы. Установлены аналитические зависимости параметров потока пиломатериалов при распиловке бревен, в частности, с кривизной, от способов базирования предметов обработки на станках лесопильного потока. Определены приоритетные параметры поставов. Сформулированы основные требования к базированию бревен и брусьев перед распиловкой, способствующие улучшению основных показателей раскроя при уменьшении сортировочных групп бревен и формировании одноразмерных партий пиломатериалов в многопроходных производственных процессах. На основании полученных зависимостей долгопериодических колебаний разработаны технологические требования пооперационного формообразования пи-лопродукции.

В полном аспекте дано технологическое обоснование эффективности применения всех возможных способов ориентации бревен и брусьев перед раскроем. Методики и программы, результаты алгоритмического анализа дают право научно-обоснованного выбора варианта установки предметов обработки на станках лесопильного потока в смешанных многопроходных процессах при соблюдений требований технологичности базирования, не абстрогируясь от поставоЕ.

Изучены возможности ограничения способности древесины к деформированию средствами технологии. Принципы построения технологических режимов являются результатом реализации алгоритма построения технологического процесса формообразования пилопродук-ции с учетом способности древесины к деформированию. Основные результаты включают оценку влияния на характер деформируемого состояния брусьев; ориентации бревен, глубины и ширины обработки, формы предмета труда, стадийности обработки и технологии производства пиломатериалов.

Практическая ценность. Разработаны принципиально новые технические решения задачи создания зколого-технологических основ лесопиления и эффективных ресурсосберегающих

технологий автоматизированного производства пиломатериалов с использованием отходов лесопиления в качестве сырья заготовок-полуфабрикатов.

Результаты работы являлись составной частью комплекса выполненных ЦНИИМОДом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию технологии и оборудования автоматизированного производства пиломатериалов в 1980-1985 гг. и их испытанию, разработанной малооперационной технологии производства пиломатериалов согласно постановлению ГКНТ N 555 от 30.11.85 г. по важнейшей тематике (рук. В.Г.Турушев); создания экспериментальных и опытно-промышленных образцов оборудования в 1986-1990 гг. (рук. В.Г.Турушев), а также АГТУ в рамках реализации Государственной НТП "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья" в 1990-1995 гг. по направлению разработки технологических основ автоматизации процессов поперечного и продольного раскроя лесоматериалов с применением ПЭВМ и современных средств базирования предметов труда, как важнейшего условия минимизации потерь древесины в отходы (рук. В.Г.Турушев); региональной НТП "Система функционирования химико-лесного комплекса Европейского Севера России на 1994-2000 гг." в 1994-1996 гг. по направлению разработки технологических и информационных основ автоматизированных производственных процессов многоцелевой переработки круглых лесоматериалов (рук. А.Е.Алексеев); конкурса грантов в 1995-199? гг. по направлению разработки технологических основ многоцелевого раскроя круглых лесоматериалов (рук. В.Г.Турушев).

Выполнены при непосредственном участии и подготовлены по результатам исследований автора:

- исходные технологические требования автоматизированного производства пиломатериалов (сборник несимметричных постагов на распиловку пиловочного сырья при различных способах установки бревен и брусьев перед раскроем, нормативы выхода пилозаготовок -обзольных четырехкантных брусьев, технологические режимы производства пиломатериалов, сборник технических посылок для лесопильных рам, технологический регламент процесса);

- исходные технологические требования к комплексу базирующих устройств для бревен и брусьев, реализованные при разработке технологии и создании оборудования автоматизированного производства пиломатериалов (линии сортировки бревен по диаметрам РБ-12, ба-зоформирующей линии БФЛ, линии переработки пилозаготовок ЛПЗ, пи-

■лсйс^Ип И ¡ииДоЬсаХслёй шшизси ихишп а усилшди^ичшае итсшлн) ;

- информационное обеспечение, включая программы и методики, могут быть использованы проектными, конструкторскими и другими организациями при разработке, модернизации, создании технологий и оборудования, в практике технологических расчетов и последующих исследованиях.

На защиту выносится:

- технологическое и информационное обеспечение многоцелевого раскроя круглых лесоматериалов на высококвалифицированные виды пилопродукции;

- принципы построения технологических режимов производства пиломатериалов и основные положения по ограничении способности древесины к деформированию средствами технологии;

- исходные технологические требования по обоснованию параметров комплекса базирующих устройств смешанных лесопильных потоков.

Реализация результатов. Результаты работы, полностью отраженные в научных отчетах ЦНИШОДа и АГТУ за 1980-1997 гг., а также в разработанной нормативно-технической документации, использованы ВНПО "Союзнаучдревпром" при разработке и создании малооперационной технологии и оборудования автоматизированного производства пиломатериалов.

Исходные требования малооперационной технологии производства пиломатериалов, включающие "Сборник поставов" на 77 стр., "Нормативы Еыхода пилозаготовок" на 6 стр., "Технологические режимы производства пиломатериалов" на 13 стр., "Технические посылки для лесопильных рам" на 6? стр. утверждены на уровне ЦНИИМОДа ВНПО "Союзнаучдревпром" 15.06.88 г.

Технологические режимы производства пиломатериалов на основе базоформирования (режим базоформирозания, режим распиловки пилозаготовок на среднепросветных лесопильных рамах, технические посылки для лесопильных рам 2Р75, технологический регламент), изложенные на 82 стр., согласованные с "Гипродрев" и "Северолесозкс-порт" утвеждены Главным технологическим управлением по производству пиломатериалов и деревообрабтке Минлеспрома СССР 14.12.88 г.

Заложенные исходные технологические требования для реализации сложного способа распиловки, а также технологии производства пиломатериалов при базоформировании, нашли воплощение в ряде базирующих устройств для бреЕен и брусьев, спроектированных ЦНИИ-

МОД, изготовленных и испытанных в опытно-промышленном производстве; вошли в качестве исходных в заявку Минстанкопрому СССР на комплекс опытно-промышленных образцов оборудования малооперационной технологии производства пиломатериалов на основе базоформиро-вания.

Требования к технологии и режимам формирования пиломатериалов, способ распиловки бревен проверены экспериментально межведомственной комиссией с привлечением от Минстанкопрома СССР сотрудников НПО "ВНШДМАШ" и ГКЕД, технологические требования отработаны в опытно-промышленных условиях.

Программы имитационного моделирования продольного раскроя бревен приняты к эксплуатации на ВЦ ЦНИИМОДа.

Основополагающие результаты работы использованы на ряде предприятий АО "Северолесоэкспорт" в качестве рекомендательных. Выявленные закономерности в изменении состава поступающего на предприятия планируемого круга пиловочного сырья и эффективности его переработки на пиломатериалы экспортного и внутреннего рынков получили отражение в планах работы АО "Северолесоэкспорт" на бли-жайщую перспективу. Сформулированные при участии автора технологические требования к базированию бревен и брусьев перед лесопильными рамами первого и второго рядов использованы в качестве исходных при проектировании базирующих устройств на межгосударственном уровне. Полученные зависимости изменения основных характеристик процесса рамной распиловки, а также программы расчета поставов и планирования раскроя пиловочного сырья при различных способах установки предметов обработки перед лесопильными станками применены в технологических расчетах.

Разработан, испытан и внедрен в практику технологических расчетов АО "ДЦК N 3" г. Архангельска формализованный метод определения объема горбыля.

Рекомендации по базированию бреЕен перед раскроем внедрены на АО "Лесозавод N 2" г. Архангельска.

Требования к участкам формирования и раскроя пилозаготовок использованы АФ "Г'ипродрев" и приняты за основу при построении технологии и реконструкции АО "Лесозавод N 2" г. Архангельска.

В рамках договорной тематики использованы и применяются на ряде предприятий "Архлеспром", "Северолесоэкспорт", "Кировлесп-ром" и др. методики и программы для ЭВМ по расчету рациональных поставов и планированию раскроя пиловочного сырья.

■ йдрооации Р а и и г ы. йинивные лилилеиия джллгр-тацш и ее отдельные разделы представлялись на:

-.всесоюзных и республиканских научно-технических и практических конференциях в ЦНШМОДе (г.АрхангельскД983,1986,1989,1992 гг.), УкрНИИЮДе (г. Киев, 1984,1986,1989,1991гг.), ИПК Минлеспрома СССР (г.Москва,1985,1988г.-диплом), ПКТИ (г.Ивано-Франковск,1985, 1990гг.);

- краевых в СибТИ (г.Красноярск,1989 г.);

- межвузовских по результатам научно-исследовательских работ в АЛТИ (г.Архангельск,1984,1991гг.), МГУлеса (г.Москва,1995г.);

- заседаниях Ученого Совета ЦНШМОДа ( г. Архангельск, 1980, 1984...1990 гг.);

- ежегодных конференциях профессорско-преподавательского со-тава АГТУ (г.Архангельск,1990...1995гг.), кафедрах "Станков и инструментов" и "Деревообработки" МГУЛ (г.Москва,1986,1987гг.), "Деревообработки" ЛГТУ (г.Львов,1988 г.);

- технических и экспертных советах ЦНШМОДа, ЭТО "Красный Октябрь", АО "л/з N 12", АО "ЛДК N 3", АО "Маймаксанский ЛДК", АО "Кузнечевский л/з" (г.Архангельск), Лузского ЛПК (Кировская об.), Кустанайского ППСМ (г.Кустанай), ГКБД (г.Вологда);

- межведомственных комкссииях ЩШИМОД, ГКБД, ВНЖДмаш (г.Архангельск, 198? г.), АФ ГкпрсдреЕа (1983...1985г.), в самках реализации важнейшей тематики ЦНЙЙМОДа по разработке малооперацйон-ной технологии и создания оборудования автоматизированного производства пиломатериалов- в ТУ и ПУ Минлеспрома СССР (г.Москва,1985 ...1988 гг.), Главдревстанкопроме Минстанкопрома СССР (г. Москва, 1987г.), в рамках реализации ГНТП РФ АГТУ "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья"- в СибТИ (г.Красноярск, 1991г.), ЦНИИММЗ (г.Москва,1991,1992гг.), ЛТА (г.Санкт-Петербург, 1993,1994гг.).

Основные теоретические положения проверены экспериментально по утвержденным методикам и программам.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 печатных работ, включая обзоры, авторские свидетельства на изобретения, статьи, тезисы докладов. Основные ее положения раскрыты в 42 работах, опубликованных в ведущих изданиях, и изобретениях (список в конце автореферата).

Основное содержание работы отражено в отчетах по НИОКР ЦНИИ-МОД НПО "Научдревпром" (ВНПО "Союзнаучдревпром") за 1980-90гг.(Ш

ГР 81034410-107, 01860065219-133) и АГТУ ва 1990-91гг. (NN ГР 01. 9.10026443-402, 01.9.10026444-405, 01.9.20001820-410, 01.9.30 000 230, 02.9.30 002064-941).

Объем работы. Состоит из введения, одиннадцати глав, заключения, списка литературы, включающего £38 наименований на 18 страницах машинописного текста, и 11 приложений на 151 странице. Общий объем работы - 590 страниц машинописного текста, основное содержание изложено на 411 страницах и включает текстовую часть на 298 страницах, 123 рисунка и 65 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изложен критический обзор работ в области состояния вопроса в направлениях теории раскроя круглых лесоматериалов на пилопродукцию, базирования в производстве пиломатериалов, рассмотрены пути совершенствования технологии лесопиления и вопросы вовлечения в производство вторичных материальных ресурсов; дано обозначение проблемы и групп задач; изложены основные этапы (подходы) ее разрешения; сформулированы цель и задачи исследований.

Удовлетворение потребности в пилопродукции при уменьшении издержек сырьевых и материальных ресурсов - является задачей, которая не требует обоснования. Все операции продольного и поперечного раскроя бревен, брусьев и досок включают выбор вариантов раскроя и базирования, при выполении которых существенно изменяется и уровень издержек на производство пиломатериалов, поскольку на долю сырья приходится до 70% затрат. Повышению эффективности хозяйственной деятельности предприятий лесного комплекса может служить выпуск продукции, обладающей высокой товарной стоимостью, полностью отвечающей требованиям потребителей. Однако повышение выхода такой продукции только на базе традиционных методов и средств для его переработки проблематично.

Необходимо использовать не только различные способы облагораживания продукции, но и изыскать резервы сырья для ее производства. В связи с этим решение задачи заключается не только в более эффективном использовании и отходов, сколько в планировании их производства с заданными параметрами. Вовлечение в производство высококвалифицированной продукции отходов древесного сырья заданных размеров при одновременной выработке основного компонен-

x¿ úojiánOca ObipDii, пёшуимер шъиимсатерисшив, решаехип tía údde upra-

нивации параллельных производств. При этом подбором условий раскроя достигается без ущерба выходу пиломатериалов получение» например, горбыля с размерами, достаточными для организации участка по переработке его на заготовки кратных длин. К таким условиям раскроя относятся определенные ориентация и поставы. При многоцелевом планировании раскроя пиловочных бревен с получением пиломатериалов и заготовок для производства определенных видов продукции поставленная в заглавии задача может быть решена средствами технологии без значительных капитальных вложений в развитие отдельных производств.

Анализ поставов, применяемых на практике, показывает, что их использование определяется в основном удовлетворением требований потребителей. Основной упор делается на выпиловку заданного объема толстых досок требуемых сечений. Распределение сечений тонких досок не прогнозируется. Это приводит с одной стороны к формированию сверхплановых объемов пиломатериалов некоторых сечений (в основном меньших ширин и длин), с другой стороны - к получению заданных объемов пиломатериалов в течение большего временного цикла. Это предполагает решение задач первой группы - по упорядочению поставов, ориентированных на Еыпиловку из брэЕен пиломатериалов заданных сечений и требуемых объемов. Вторая группа задач заключается в определении условий сбалансированного потока пиломатериалов при одновременном получении горбылей - полуфабрикатов заготовок кратных длин.

Развернутый по главам углубленный анализ работ в области состояния вопроса, обоснование и решение конкретных задач приведено по каждому соответствующему им разделу диссертации.

Вторая глава посвящена базе и объекту исследований, общей характеристике динамики изменения и колебаний.

Как отмечая академик И.С.Мелехов, - "... в современных условиях особое значение приобретает временной подход к бореальным лесам. При этом учету подлежит не только природная, но и антропогенная (особенно техногенная) динамика этих лесов".

Характеристика лесосырьевой базы показывает, что объем производства пиломатериалов в лесных районах составляет до 75% общего производства при объеме заготовки пиловочника в три раза большем, чем в малолесной зоне. На предприятия Европейского Севера поступает пиловочник, имеющий свою специфику, которая должна учи-

.иЛИЦсА 1

Формализованное описание динамики изменения потока сырья по "Северолесозкспорт" *

тываться при организации лесопильных производств. Основным сырьем предприятий отрасли являются бревна хвойных пород, 'составляющие около 85% общего объема пиловочного сырья. Они распиливаются в 80 случаях из 100 на рамных потоках. Общая характеристика включает классифицированное и зональное деление древостоев Севера, в итоге показывающая корреляционную зависимость изменчивости возраста деревьев от показателей таксационного строения; оценку изменения состава сырья ле-соэкспортных ЛДП на примере "Северолесозкспорт" за 1970-90гг. (табл. 1). Параллельно рассмотрены закономерности распределения размерных характеристик древостоев и пиловочных бревен.

Приведенные выкладки результатов анализа особенностей таксационного строения показывают, что, в частности ельники Севера, представляют собой особый объект. К этому относится невыраженность возрастных поколений и ярусности при низких таксационных

Показатель Уравнение связи

Объем поставки (103м3) Объем распиловки хвойного пиловочника (%) Объем непиловочных сортиментов (%) Объем поставки бревен диаметров 12 см (%) Средний объем бревна (м ) Частота встречаемости бревен с кривизной а = -29 Т + 62931,4 Рхв=-0,582 Т ± ¡1,245 Рнс = 9,4*10-оГ- + + 0,2 Т - 778,4 Рст = 0,288 Т = 450 УСб=-6,351*10 Т* -8,334*10 4,338 Р„Лл= - с12+ 29,5 й - 168,3

л Т - год поставки, (1 - диаметр бревна, см

показателях, наличие ности распределения толщинам и высотам, лесосырьевой базы

закономер-стволов по При анализе Европейского

Севера обращает на себя внимание специфика пород, относительно хорошее качество и полнодревесность ствола. Наиболее распространенная порода- ель имеет сравнительно небольшой возраст. В условиях притундровой полосы - большую длину ствола при малом сбеге и незначительных изменениях диаметра. Установлено (рис.1), что рас-

Рис. 1. Распределение бревен по диаметрам:1-ель,2-сосна;а-факт, б-теоретическое

ириделеии« ире±5еи ии диаметром хесни ивмэани и такиациинныш аи~ казателями древостоев- лесосырьевой базой, и ее региональной принадлежностью, подчиняется закону Пирсона. Поскольку формирование длины бревна осуществляется исходя, в основном, из транспортных условий, удобнее использовать вероятностную характеристику встречаемости бревен разных длин. При расчете количества распиливаемых бревен, брусьев и полученных пиломатериалов за минуту не следует ориентироваться на среднюю длину бревна. С уменьшением длины бревна сокращается время распиловки, интенсивность выхода досок возрастает. Оценка вероятности совпадения периодов раскроя только коротких бревен может быть произведена на основании учета доли их содержания. Возникновение ситуации за счет специфики поставки сырья определяет необходимость учета вероятности появления периодов распиловки бревен только минимальной длины. Предложены зависимости продолжительности продольного пиления бревна длиной 1 1-го диаметра без учета неперекрываемого времени межторцовых разрывов.

Результаты анализа работ по фаутности древостоев, в частности ельников, еключэют характеристики пороков древесных стволов, обуславливающие сортиментный состав и товарную структуру древостоев, выход деловой древесины и сортность пиломатериалов. Кривизна ствола может вызывать переход до 85% древесины в дровяную. На долю таких деревьев приходится 1...6 % общего их числа.

На предприятия Архангельского промышленого узла поступает около четверти пиловочника кривизной более 0,7%. Преимущественно встречаются бревна с простой кривизной. Больший обьем бревен с кривизной составляют еловые. Установлено, что распределение еловых бревен по кривизне 2 подчиняется закону Лапласа - Шарлье

а по интервалам кривизны в диапазоне 0-1,3% с шагом 0,3 % - закону Релея (распределение плотности вероятности, функция, момент)

г— I

Р(1) = 1/ /2Я I е сИ

(0,292/у'2л )е +

(1)

-(2г/2г2)

-(гг/2г2)

Р = (г/з)е

; = 1 - е

г = 2 / 1,25314. (2)

Распределение пиловочника еловой породы по кривизне с достаточной

для технических расчетов точностью аппроксимируется полиномом четвертой степени (рис. 2) Из дачных характера изменения состава пиловочника; результатов оценки согласованности показателей лесоэксплуатационного фонда с параметрами пиловочных бревен, поступающих на лесопильно-деревообрабатывающие предприятия, в результате обработки выборки поступления бревен в

распиловку за месяц и оценки гра- РиС- 2_ распределение оревен

ниц наиболее вероятного числа бре- по кривизне: 1 - эмпирическое,

2 - гипотетическое

вен в выборках с использованием

предельных теорем получено формализованное описание вероятного поступления бревен 1-го диаметра при производительности цеха (за период, смену и т.п.) N1. Предложенная формула позволяет определить среднее значение количества бревен Мр1 1-го диаметра сИ в генеральной совокупности П1 и производительности участка переработки N1 за период работы. Результаты показывают необходимость учета вероятности отклонения состава пиловочного сырья. Предложены зависимости, связывающие изменение пропускной способности лесопильных потоков с колебаниями состава пиловочного сырья.

Практика показача, что прямое увеличение объема производства не дало должного эффекта. С одной стороны, это обусловлено ухудшением лесосыръевой базы - снижением обьемов поставки сырья и его качества. С другой стороны, - однообразием унифицированных, но не гибких технологических потоков, ориентированных на госзаказ пи-лопродукции.

Необходимой предпосылкой ресурсосбережения в лесопилении является рациональный раскрой пиловочных бревен. Рассмотрение этого вопроса тесно связано с ограничением количества сечений вырабатываемых пиломатериалов. Соотношение толстых и тонких досок, узких и широких, длинных и коротких определяется способами раскроя, спецификацией сырья и пиломатериалов, показателями использования древесины.

В третьей главе приведены результаты корреляционно-регрессионного анализа влияния основных технологических факторов на показатели раскроя бревен, брусьев и досок.

Изыскание условий рационального использования древесины для

15*,% 50 40 30

20 10

V, != 131,837 4 -405,2422» -519, 77, +72£ 3702 5807г-« ,019а»

/

2

С\3 0,60,91,21,5 1,8 2,1 2

выраоотки основного компонента оаланса сырья - пиломатериалов является определяющим при разработке технологических требований к выполнению операций на всех стадиях многоцелевой переработки.

Варианты схемы раскроя обусловили собой возможные граничные условия положения бревна, бруса, доски относительно постава пил, охватив каждую из операций участка формирования сечений пиломатериалов при соблюдении условий определенности базирования. Это позволило оценить диапазон изменения Еыхода пиломатериалов при вариации линейных параметров поставов под воздействием ряда факторов, принятых ограничений по агрегатным и гибким процессам.

Выбранная сетка варьирования факторов дача возможность укрупненного выделения определяющих параметров многоцелевого способа раскроя лесоматериалов. В качестве принятых переменных факторов, относящихся к пиловочнику - диаметр, длина, кривизна. Сбег принят условно-постоянным фактором, дифференцированным по диаметрам. Введение совокупности факторов, характеризующих положение бревна перед распиловкой, также являющихся переменными, позволило всесторонне оценить роль ориентации бревен в формировании результатов распиловки. Технологические факторы, относящиеся к поставам, приняты условно-постоянными. Это толщина и ширина досок, толщина бруса, ширина пропилоЕ, усушка по толщине и ширине, длина досок. Изменение факторов производили дифференцированно с изменением условий формирования постава.

Выполнение исследований по трем этапам (для бревен без кривизны; для бреЕен с кривизной, ориентированной вниз; для бревен с учетом положения кривизны с разбиением экспериментов по диапазонам перерабатываемых бревен) позволило при постепенном расширении модели процесса формирования сечений пиломатериалов проследить за изменением основных показателей раскроя под воздействием вариации положения пиловочника перед станком при различном составе изменяющихся геометрических параметров бревен и технологических требований, предъявляемых к процессам, оборудованию, специализированным на переработку сырья различных характеристик и размерных групп.

Показано, что область эффективного применения способов ориентации, отличающихся от осевого, не ограничивается снижением минимальной длины вырабатываемой пилопродукции, что может быть продиктовано более полным заполнением объема древесины бревна пиломатериалами и заготовками. Это в полной мере компенсируется увеличением зоны неукорачиваемых досок, что определяет получение бо-

лее длинномерных пиломатериалов. Ввиду перераспределения объема древесины бревна относительно постава пил лесопильного станка снижение градации пиломатериалов по длине доски, с одной стороны, перекрывается опережающим нарастанием длины доски, с другой стороны. В отдельных случаях суммарный эффект может Еыражаться наряду с увеличением длины доски, получением более широкой доски, увеличением количества пиломатериалов. Увеличение доли длинномерных или более широких досок также определяется способом несимметричного расположения продольной оси бревна относительно оси постава, что объясняется геометрической формой бревна.

Поскольку для принятого методического подхода продуктивный объем бревна для выработки пилопродукции заключается в объеме пи-лозаготовки, размеры которой определяются положением технологических баз (уставаночной, направляющей и двух вспомогательных, формируемых с противоположных основным базам сторон), создаваемых исходя из общего условия рационального использования древесины, -сформулированные выводы по разделу изложены в отношении практической реализации способа на основе бавоформирования касательно выполнения операций на участке подготовки пиловочника к распиловке.

Формирование двух взаимно перпендикулярных баз параллельно образующей бревна позволяет при распиловке пилозаготовок увеличить объемный выход пиломатериалов по сравнению с созданием технологических баз параллельно оси бревна и по сравнению с вариантом формирования одной базы параллельно оси, а другой - образующей бревна. Составляющие относительного смещения центров торцов бревна, характеризующие способ ориентации, выражаются половиной разности их диаметров. Наибольшие выхода обеспечивает раскрой бревен по варианту, когда центр вершинного торца бреЕна совпадает с осью постава, брус располагается симметрично этой оси:

V = - 70,033 + 9,813 d - 0,181 d2 + 24,090 Дг А в , % (3)

V = - 0,129 - 0,003 L2 + 0,003 d L + 0,068 Ar &в , м3. (4)

При ориентации бревна перед базоформированием, когда относительное смещение центров его торцов выражается половиной разности их диаметров, обеспечивается ликвидация 3,85% потерь объемного выхода тонких досок (рис. 3), обусловленных особенностью агрегатного получения пиломатериалов, когда кромки и пласти досок форми-

v.*

6,0 5,0

4,0

3,0 2,0 1,0

» +0,Q{?.'х*

18 ZZ 26 30 34 за ¿.см

Рис. 3. График потерь выхода досок

руются в горизонтальной и вертикальной плоскостях (параллельно направлению подачи) за один проход. Составляющие относительного смещения при этом Дг=Дв=0,35(Б-с1). Назовем такой способ сложным. Он позволяет выделить операцию в самостоятельную и применять в комплексе с любым распиловочным оборудованием.

При переработке бревен с кривизной ориентированной вниз и формировании базовых плоскостей на длину брегна древесина параболической зоны со стороны кривизны недоиспользуется для выработки пиломатериалов. Вариант раскроя, при котором центр торца бруса совпадает с центром вершинного торца бревна, и вариант формирования обрезной доски, предполагающий обрезку досок параллельно линии, проходящей через центры торцов необрезной доски, обеспечивают получение наибольших выходов и - м3)'

У=-36,0365+1,044с1+74,63Й2-0,817Ь2-28, У8?22+0,205с11-1,5?8ДгДв, (5) V» - 0,0271 - 0,0265(1 - 0,02821- + 0,39792 + 0,0006с12 - 0.093222 + 0,002731 - 0,0032с12 - 0,01451,2 - 0,0163йгЛв (6)

Уменьшение выхода пиломатериалов в посцессе Оззоформиг'ования и раскроя при существующих технологических режимах производства пиломатериалов, предполагающих переработку пиловочника кривизной вниз, может достигать 4,2 Z.

При формировании установочной технологической базы в горизонтальной плоскости кривое бревно целесообразно ориентировать кривизной в сторону, противоположную вертикальной направляющей базе (270°); в вертикальной плоскости - кривизну располагать вверх (180°). При формировании на бревне двух взаимно перпендикулярных баз, кривизну бревна эффективнее выводить в сторону, противоположную направляющей базе или вверх. Наибольшие выходы обеспечивает второй вариант схемы раскроя. Увеличение выхода пиломатериалов при раскрое пилоааготовок, полученных из бревен с кривизной, ориентированной в сторону (270°), в сравнении с вариантом ее ориентации вверх составляет 0,66 %, а при выводе ее в сторону формирования базы (90°) - 2,61 Ж: диапозон перерабатываемых бревен 14 - 22 см

У = 34,2685 - 25,00572 + 0,04342ТГ + 0,0091clL - 0.0004Г2, % (?)

V = - 0,62?5 + 0,00124(31- - 0,0052521 + 0,00001 с! Г, м3 (8)

диапазон перерабатываемых бревен 22 - 34 см

. V = 27,997 - 8,304г2 + 0,999 й , 7, (9)

V = - 0,342 + 0,001(11 + 0,092г + 0,016сЗ - 0,006йг , м3 (10)

Увеличение выхода пиломатериалов при реализации разработанного способа с учетом распределения бревен по диаметрам, длинам и кривизне может составить 1,9 % от объема перерабатываемого сырья.

Четвертая глава посвящена теории продольного раскроя бревен, сориентированных по оси, и брусьев со смещением относительно направления подачи на величину неизрасходованного на пиломатериалы запаса пласти; включает:, изложение общего методического подхода, используемого в главах 4-6, метода алгоритмической оценки распиловочных планов, выбора рациональных поставов и положения бруса перед раскроем.

Задание положения первой толстой доски, выпиливаемой из бруса, характеризующегося соединением ее наружной поверхности с противоположными пластями бруса в точках, образующихся в результате их пересечения с образующей вершинного торца бревна , - позволяет использовать алгоритм для решения широкого круга исследовательских задач. Смещение с определенным шагом пакета толстых досок в диапазоне недоиспользуемой на их расходование пласти бруса позволяет проследить механику формирования линейных параметров поставов и изменение основных показателей раскроя в целом с учетом заданных технологических факторов.

Определение стандартных длин досок по формуле длины прямоугольника, имеющего заданную ширину и вписывающегося в сечение параболоида плоскостью пласти тонкой доски, находится методом координат при решении системы, состоящей из уравнения параболоида, уравнения плоскости сечения и уравнения плоскости, перпендикулярной сечению и находящейся на расстоянии, равном половине заданной ширины прямоугольника от оси параболоида:

- длина хорды, являющейся сечением комлевого торца бревна

плоскостью, параллельной оси бревна, г—--

при у-координате пласти к-ой доски ш = |Л00 Б2-4у':' , (11)

Г> г> О

.- расчетная длина обрезной 100 (в+Дв^^у

доски 1 = - ЮГ (12)

Б2 - с!2

установлено, что смещение оруса по горизонтали относительно постава пил приводит не только к гарантированому снижению выхода, но и в некоторых случаях влияет на его повышение. Рассеивание ширин пиломатериалов связано с положением толстых досок в постаге в пределах пропиленных пластей бруса и влияет на выход постольку, поскольку меняется координата толстых досок. Составление плача раскроя предлагается выполнять с использованием зависимости суммарных потерь древесины от толщины пиломатериалов, бруса, а также их расположения в поставе.

Перечень сечений отражает желательный вариант специализации предприятия с учетом выполнения запросов рынка. Принятый диапазон диаметров перерабатываемых бревен обусловлен спецификой поставляемого пиловочного сырья. Бревна могут подразделяться на группы. В пределах группы бревна можно перерабатывать поставами развальным или брусовым. Ширина плзсти бруса, используемая для вписания толстых досок, соотносится с минимальным четным диаметром бревен размерной группы. Одновременно вырабатывается не более двух толщин досок. Доверительное рассеивание ширин досок характеризует степень учета вероятности распределения для пиломатериалов, пропускаемых через обрезные станки. Заданные минимальные значения ширины и длины досок - граничные для экспортных пиломатериалов досковых размеров. Ожидаемый еыход таких пиломатериалов определяется непосредственно при расчете поставов. Выход более узких и коротких досок прогнозируется на основании соответствующей статистики. Указывают выбранные критерии, т. е. ценностный выход пи-лопродукции и (или) расход сырья на выполнение сводной спецификации, количество сечений в стокнотных заданиях, а также ранги критериев.

Результаты расчетов рациональных поставов по модели для осевого способа распиловки бревен сравнивали по следующим вариантам ориентации бруса: по оси - 1; по канту - 2; при оптимальном - 3.

По каждому варианту расчета число подвариантов определяется количеством итераций изменения положения первой толстой доски. Одинаковые подварианты при равенстве выходов оцениваются с позиций удовлетворения выполнению спецификаций по пиломатерилам и получения большего числа досок одинаковых параметров. При этом средняя длина и ширина пиломатериалов полученного потока досок не должны были быть меньше, чем в случае эксплуатации традиционной технологии. Таким образом, были получены обезличенные значения смещений пакета толстых досок в пределах бруса.

Поскольку дифференцированное базирование каждого отдельного бруса по ряду характеристик привело бы к резкому сокращению производительности, для реализации способа выделен общий диапазон смещений канта толстых досок (табл.2).Это в полной мере отвечает требованиям массового производства пиломатериалов. Ряд поставов не вошли в эти группы. Это предполагает организацию индивидуальных раскройных планов, выделение самостоятельных производств на базе ленточнопильных и других станков и линий на гибкой функциональной основе с возможностью изменчивости и быстрой переналадки.

Изменение интенсивности потока пиломатериалов в указанных диапазонах смещения пакета толстых досок имеет определяющее значение при решении проблем автоматизации производства, что дает основание засвидетельствовать возможность управления условиями стабилизации размеров получаемых пиломатериалов.

При разработке технологических требований к базированию брусьев перед раскроем целесообразно ориентироваться на получение заданного количества пиломатериалов спецификационных размеров. При назначении наиболее рационального плана раскроя брусьев следует придерживаться условий их получения.

Из рассмотренных вариантов базирования бруса перед раскроем выделены: для условий распиловки в потоках на базе лесопильных рам - рациональный; во фрезернопильных потоках - по образующей. В условиях массового поизводства пиломатериалов в потоках на базе лесопильных рам при осевом способе распиловки бревен к предпочтительному использованию рекомендован вариант распиловки брусьев по канту.

Таблица 2

Оптимальные смещения пакета толстых досок в пределах пласти бруса (мм) при диаметре перерабатываемых бревен (см)

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

8 Р 0 0 1 18 0 11 1 44

21 5 13 0 1 8 19 37 0 26

14 0 о 16 2 1 0 11 24 26

8 20 0 0 0 26 51 0 0 4

9 4 4 16 8 0 0 3

0 о О 1 0 9 9 0 £-)

0 6 17 о 9 3 14

10 26 А 14 17 0 0

12 0 46 5

5 28 2

0 13 Г)

3 32

ирииедены рекомендуемые показатели раскрои (.наииолее предпочтительные линейные размеры досок и брусьев), удовлетворяющие как целевой установке, так и зкономному расходованию сырья при учете указанных условий и приведенных ограничений.

Пятая глава посвящена теории продольного раскроя бревен, сориентированных по образующей, и брусьев со смещением относительно направления подачи на величину неизрасходованного запаса пласти на Еыпиловку толстых досок; включает: условия формирования оптимальных и стандартных размеров пиломатериалов, параметрическую оценку изменчивости поставов и показателей раскроя, назначение рациональных поставов с учетом рангов критериев и выбор положения бруса перед раскроем.

Относительное смещение центров торцов бревна в долях разности их диаметров Д: х=0, у=-0,5. Ширина доски в параболической зоне бревна при первом проходе: Ь0=»/Ь2-4(х0+А)2 , (13) при втором проходе: Ьо=т1п{/Ь2-4(уо+Д)г, Н0>- (14) Длина укорачиваемой доски при Д О:

1 = з1еп(Д) /1 + (Ь/Д)2 [у0 + Д - (Вг - с12)/8Д +

з1£п(Д)/ЦГ^-с12)/8Д:12-(Ь')2/4+с12/4-у.?(02-с1г)/4Д] , (15)

*4' о г» о о

при Д = О: 1 = С О2 - 4(Хо)*- - (Ь')*- ] Ь / Ш2 - д") (16)

При ориентировании бревна по "сбегу", с одной стороны, имеет место увеличение пифагорической зоны, расходуемой на выработку пиломатериалов, поскольку одна крайняя доска выпиливается параллельно образующей и ее положение определяется только минимальной допустимой шириной. С другой стороны, эта зона имеет тенденцию к сокращению, вызванному выводом сбега в одну сторону. Суммарный эффект выражается в некотором увеличении "зоны неукорачиваемых" досок. При ориентировании бревен по образующей ожидаемое улучшение показателей раскроя обуславливается увеличением доли "длинномерных" досок и возможностью выпиловки досок минимальной допустимой длины наименьшей ширины со стороны, противоположной установочной базе, за счет увеличения эффективной ширины постава.

Определены распределения количества, длин и ширин пиломатериалов для рациональных поставов при принятых условиях. Различие

в выходах пиломатериалов при рассматриваемом способе распиловки и осевым находится в пределах 1,5%,

При регании в вертикальной плоскости целесообразно оперировать горизонтальной составляющей ориентации, что позволяет увеличить ширину обрезной доски и сократить недоиспользуемую площадь пласти необрезной доски, а также уменьшить удаляемую в горбыль часть древесины параболической зоны бревна. При резании в горизонтальной плоскости целесообразно смещать центр вершинного торца бревна относительно центра комлеЕого торца по вертикали; при переработке тонкомера - в одной из плоскостей.

Как следует из сопоставительного анализа, результаты которого приведены в таблицах, принятие за критерий оценки поставов комплекса показателей раскроя не--адекватно влияет на конечный результат реализации распиловочных планов. Получение максимального конечного результата может быть достигнуто при условии подчинения плана выполнению одного из заданных критериев, как обобщенных показателей пооперационного формирования параметров пиломатериалов.

В результате анализа условий формоизменяемости пиломатериалов решены задачи по назначению требований к установке брусьев перед раскроем и выбору наиболее рациональных поставов на их распиловку. Из рассмотренных вариантов базирования бруса перед раскроем выделены: для условий распиловки в потоках на базе лесопильных рам - рациональный, предполагающий смещение центра вершинного торца бревна относительно центральных пил; во фрезернопильных потоках - по образующей (по канту).

В шестой главе изложена теория продольного раскроя бревен, брусьев и необрезных досок при различных способах их установки на пиломатериалы заданных размеров; дана оценка показателей раскроя с использованием рангов критериев и эффективных условий формирования сечений пиломатериалов в зависимости от требуемого конечного результата.

Относительные смещения центров торцов бревна по вертикали и

горизонтали в долях разности ¡-=--

1/Ь2-4(у0+Д)'- Но

их диаметров изменяются в Ь0=шт-С-; -+ Дг''> +

2 2

диапазоне 0... 0,5. Ширина

доски при первом проходе и /о -4(у0+Д)2 Нс

координате пласти тонкой доски ус задается системой (17), при втором: Ь0=уЬг-4(у0+А)2; (18)

шШ-С-;--йг'Ь(17)

длины укорачиваемых досок

при Д * 0: 1 = ai (а4 + sign (Д) /as - (bi')2/4 ) , (19)

at = sign (Д) / l + (L/Д)2 , (20) аг = (D2 - d2)/4A , (21)

аз = a22/4+d2/4s (22) ai = Уо+Д-аг/2, (23) as = аз-агуо, (24)

при Д = 0: 1 = [d2 - (b')2]/di , (25)

di = (D2 - d2)/L , (26) d2 = D2 - 4уй2 . (27)

Критическая ширина полупостава задается: ш = {уь Rj> . (28) В общем виде: при координате наружной пласти доски уь соответствующей получению боковой тонкой ______

доски наименьшей ширины bmin ~ yi=K'Ri2-Cb,nin+u(i)3/2 (29) больше значения, соответствующего получению доски наименьшей ширины и радиусе поперечного сечения бревна Ri плоскостью, отстоящей от комлевого торца на расстояние П, меньше соответствующего значения, определяющего получение доски наименьшей допустимой

стандартной длины Imin: Ri=KD2-d2) (L-lmin)/4L+d£/4, (30)

- выбирается наиболее рациональный постав.

Формированию боковых досок оптимальной ширины удовлетворяет ориентация бревен, когда относительное смещение центров торцов отдельного бревна при его установке выражается половиной разности их диаметров. Большее смещение центра вершинного торца бревна относительно центра торца комля в вертикальной плоскости, чем в горизонтальной неадекватно сказывается на результатах формирования-боковой доски оптимальной ширины на первом проходе. При уменьшении стрелки сегмента по вершинному торцу увеличивается недоиспользуемая площадь пласти необрезной доски и уменьшается оптимальная ширина обрезной доски. Увеличению оптимальной ширины обрезной доски способствует развальная схема раскроя. Дшшнейшему повышению оптимальной ширины обрезной доски и снижению объема удаляемой части древесины параболической зоны бревна способствует больший вынос вершинного торца, что может быть задано углом поворота оси бревна.

Соблюдение условий технологичности базирования предметов обработки (ПО) в лесопилении возможно при синтезе требований, предъявляемых к базирующим устройствам, с одной стороны, и к раскрою - с другой. При этом условия рационального расходования древесины пиловочника являются определяющими при выборе требова-

ЬйЙ К ^¿¿йрийсшми ПО а устлал., ииеинечийаклцил иируделенниич'-Ь иа-зирования. Ввиду несовпадения оптимальных и стандартных параметров пиломатериалов, при выборе за критерий оценки одного из требуемых показателей раскроя (выход пиломатериалов, интенсивность потока пиломатериалов определенных размеров и др.), - назначение способа ориентации должно производится индивидуально в зависимости от применяемых технологии, оборудования, так и факторов, относящихся к сырью и пилопродукции.

Увеличение эффективной ширины постава обеспечивается изменением его линейных параметров (количественным и размерным распре-е

делнием досок обусловленных ширин и длин). Составляющие относительного смещения центров торцов бревна могут быть ограничены диапазоном 0,1...0,4(Б-с1). При взаимодействии обеих составляющих ориентации внесение большего Еклада в формирование выходной величины горизонтальным параметром объясняется спецификой применения брусовораввальной схемы раскроя. Отклонение в положении центра вершинного торца бревна от оси постава центральных пил приводит к изменению размеров пластей бруса. Изменение горизонтальной составляющей ориентации способствует управлению формированием бруса наиболее благоприятных параметров для получения пиломатериалов рациональных размеров и влияния на выход. Оптимальные значения составляющих относительного смещения центров торцов бревна в зависимости от его диаметра при различных длинах составляют диапазон: для горизонтальной составляющей - 8...26 мм; для вертикальной - 8...20 мм.

Результаты проведенных исследований позволяют сформулировать следующие технологические требования:

1. Базирование бревна производить таким образом, чтобы центр вершинного торца располагался по оси постава инструмента станка, а относительное смещение центров торцов бревна в направлении угла, образуемого базами, составляло половину разности их диаметров. Применительно к базоформированяю это предполагает формирование установочной и направляющей технологических баз на длину бревна, удаление древесины заведомо горбылъной зоны с противоположных сторон этих баз и способствует наиболее полному объемному использованию древесины пиловочника для выработки пиломатериатов.

2. При установке пилозаготоЕКИ перед раскроем базировать ее таким образом, чтобы центр вершинного торца бревна располагайся по оси постава центральных пил. При переработке пилозаготовок, полученных из бревен диаметром 14-40 см, диапазон поднастройки

базирующей линейки питателя - три градации толщины тонкой доски (14,16 см-нет, 18-24 см-одна, 26-30,32 см-две, 34 см и выше-три).

3. Технологические требования к базированию брусьев, выпиленных из пшюзаготовок, регламентируются положением толстых досок в поставе - брус толщиной (0,6-0,8)с! базировать со смещением относительно оси постава центральных пил; наружную плаоть первой толстой доски постава (при базоформирозании, выпиливаемой со стороны технологической базы) - относительно линии, перпендикулярной пластям бруса и параллельной направляющей базе, проходящей через точку пересечения пласти бруса и образующей бревна в вершинном торце, на величину Д1.

Реализация наиболее аффективного плана раскроя на основе назначения рациональных постава и базирования брусьев перед лесопильным станком позволяет повысить выход пиломатериалов до 1,5 %. При объемах сырья диаметром 14...24 см в вершинном торце более 70% относительный вынос вершинного конца бруса должен составлять 16 мм; при объемах тонкомера (14...24 см) менее 70% - распологать брус по образующей; при составлении плана раскроя и поставов на распиловку бревен руководствоваться таблицами приоритетных линейных параметров поставов.

В седьмой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по ограничению способности пн-лопродукции к деформированию средствами технологии.

Влияние обработки на перераспределение напряжений в древесине связано со свойствами готовых изделий, как функций технологических режимов для получения заданных эксплуатационных характеристик. Их изменение позволяет развить или локализовать деформации, изменить направление искривления. Это обеспечивается заданием граничных условий и выбором технологических параметров формообразования, комбинированием схем операций.

Деформируемость брусьев зависит от геометрических размеров бревна и толщины формируемых брусьев, а также от ориентации оси предмета обработки по поставу инструмента лесопильного станка. С увеличением угла раствора направляющих (при переориентировании бревна с осевого направления к образующей) уменьшается и степень изменения формы бруса. Абсолютное значение в зависимости от угла раствора направляющих не превосходит 10...15 %.

В качестве критерия оценки деформируемости брусьев при экспериментальных исследованиях выбран логарифмический коэффициент в осевой зоне ¥, представляющий собой отношение площадей координат-

нои ячеики на комлевом горце оревна в начале и в конце эксперимента. Показатель является количественным, однозначным и статически определимым.

С увеличением толщины удаляемого слоя древесины при формировании технологической пллсти наблюдается ослабление деформаций, что выражается уменьшением искривления продольной оси бревна после его обработки (рис. 4). Перемена ритмичности в интенсивности искривления от ДЪ/Н связана с изменением технологических факторов, относящихся к поставам. Возрастание деформационной, способности при постоянной ширине пласти происходит с уменьшением диаметра перерабатываемых бревен. Изменению деформационной способности брусьев способствуют ширина а и радиус Я бревна (рис. 5). Поскольку ширина и глубина обработки - производные назначаемой ширины постава, для разработки требований к установке положения бревен или брусьев перед раскроем, требуется оценить изменение предельного охвата диаметра вершинного торца ПО поставом пил при различных способах ориентирования. При переориентации бревен с осевого положения к распиловке по образующей наблюдается снижение значения логарифмического коэффициента деформации, при выводе вершинного торца бревна за пределы окружности кошевого торца - возрастание (рис. 6).

Наименьшая степень искривления продольной оси брусьев характеризуется диапазоном относительнач смещений центров торцов бревна в долях разности его диаметров - 0,1...0,4. В целом влияние изучаемого фактора на результаты эксперимента несущественно.

Оценка влияния основных факторов XI (представляющего отношение толщины удаляемого слоя древесины к толщине бруса ДЪ/Н), Хг (угла раствора направляющих); Хз (показателя формы поперечного

V

0.5 0.4 0.3

0,1

О

1 :

о

д

о * д

• 2

*

▼ » 0,347-0,Л91п(х> д-

• I . 0

А- -2

О - -3 о

я агЛ

о, ¡Я

Рис. 4. Зависимость ¥ от ДЬ/Н: 1-5%; 2-10%; 3-15%

Д

д в А

о {V3

V 1,0

0,5

Я 0,5Н 0 0,5** Л 0,5* 0 0,5** Д 0,5* О 0.5Л Л

Рис. 5. Зависимость У от а/1?: а-1,2; 6-1,5; в-2,0

б

в

Ад

д

д

о

&

о

о

Д

о

О о

( о 1 а *

С « У л I * % { I

д и * О - 1 ы о -6

4«

Рис. 6. Зависимость Ч от угла раствора направляющих: 190° ,2-110 ,3-120° ,4-135" , 5-180°,6-(-135°)

сечения, выраженного отношением ширины пласти к радиусу бревна а/К) показала, что величина эмпирической зависимости логарифмического коэффициента деформации составляет диапазон, определяющий соответствие наибольшего значения местной деформации в осевой плоскости нижнему пределу интервала варьирования показателя формы поперечного сечения бруса (рис. 7).

Нижний предел XI определяется параметра!,ж постава, верхний - возможностью соблюдения условий определенности базирования, т.е. предназначением технологической базы (установочная, направляющая или др.). В долях диаметра бревна общий диапазон изменения значений фактора Ха - 0,075±0,025. Пределы фактора Хг обусловлены ориентацией. Угол раствора направляющих изменяется от я/2 до % (при ориентации по образующей), 2,355±0,785 рад. Нижний предел фактора Хз определяется отсутствием обработки, верхний - максимальным приближением. Диапазон варьирования значений фактора Хз в долях диаметра бревна составляет 0,785±0,25. Результаты реализации эксперимента приведены на рис. 8.

г

Ч» ч

V \

4* N.

4» N.

Ч» X

зо и яо но ив на ^род

/

/ ОМ

/

/ 0,&

/

/

/ ¿>34

/ 'Г

Рис

Рис. 7. Изменение функции ¥

8. Зависимость ¥ от основных технологических факторов

увеличение фронта оораоотки приводит к вынужденному дальнейшему перераспределению внутренних напряжений в материале. Влияние стадийности обработки материала при получении заданной продукции в большей степени определяется операционностью формообразования. В восьмой главе приведены результаты экспериментальных исследований и проверки основных теоретических положений распиловки бревен и брусьев при различных способах ах ориентации: бревен без кривизны и с кривизной при двух вариантах ее положения; брусьев без кривизны - при осевой распиловке бревен и брусьев (1), при осеЕой распиловке бревен и ориентировании бруса перед станком по его канту (2); по образующей (3); рационального (4). Обработка результатов эксперимента включала определение и сопоставление выходов пиломатериалов, а также сравнительный анализ распределений пиломатериалов по количественному составу, ширинам и длинам.

Реализация сложного способа базирования позволяет фактически увеличить выход пиломатериалов из бревен на лесопильных рамах на 1,16 на фрезерко - пильном оборудовании - на 0,85 что достигается улучшением использования древесины, в частности параболической зоны, для выработки пиломатериалов. Полученные значения выходов при диаметре вершинного торца XI и длине бревна Хг аппроксимируются следующими уравнениями для рамной и агрегатной переработки, соответственно:

У=54,037 + 7,577X1 + 0,342Х2 - 0,013Х1Х2 - 1,03X12+ 0,815X2, (31) У=47,719 + 4,1X1 + 0,43X2 - 0,635X1X2 + 0,587Х12+ О,866X2. (32)

Улучшение показателей раскроя определяется увеличением количества и ширины пиломатериалов, выпиливаемых из зон, граничащих с технологическими базами, а также возрастания длины досок, выпиливаемых из параболической зоны бревна. Среднее количество тонких досок К, получаемых на рамном потоке, увеличивается на 0,7 шт., на 0,4 шт. - на агрегатном (рис.9). Увеличение ширины составляет у 1,462 боковых досок, а длины - у 0,5% пиломатериалов. Уравнения, характеризующие поток тонких досок, сведены в табл. 3.

С целью проверки влияния положения кривизны бревна на выход пиломатериалов был поставлен пассивный эксперимент. Обработку результатов осуществляли отдельно для каждой из распиленных партий бревен: на первом этапе - для бревен, ориентированных кривизной вниз, на втором - для бревен, ориентированных кривизной в сторо-

¿,м

22 ¿,0 б

Рис. 9. Изменение среднего количества тонких досок, выпиливаемых на потоке: а - рамном; б - агрегатном

Характеристика потока тонких досок

Таблица

а

Показатель Распределение пиломатериалов

при рамной распиловке при агрегатной переработке

Среднее количество шт. Ширина, % Длина, % К= -11,976+1.399а~0,028с32 +0,0£1сИ. Ш= 226,583-2,285В+0,006В2 й= 25,901-10,1291+4,2512 -0,4651° К=- 2,575+0,556Ь+0,011ё2 0= 68,548-42,2021+11,57412 -1,00313

ну. Установлено, что уменьшение выхода пиломатериалов для действующих технологических режимов, предполагающих переработку бревен кривизной вниз, составляет 0,9%. Получение большего выхода пиломатериалов при раскрое бревен с кривизной достигается за счет выЕода кривизны бревна в сторону, противоположную вертикальной направляющей базе. Разница в выходе пиломатериалов по сравнению со способом вывода кривизны вниз составляет 1,7%.

Результаты сравнительной оценки способов распиловки брусьев сведены в табл. 4.

Результаты опытных распиловок брусьев, сориентированных по оси, по образующей, по канту и рационального, показали преимущество в использовании способа распиловки брусьев по образующей. Сопоставимые результаты получены при рациональном способе распиловки брусьев, рекомендуемого для использования при массовом производстве пиломатериалов. В результате изменения выходов пилома-

Таблица 4

Результаты сравнительной оценки способов распиловки брусьев *

Оршвдаа бр?са Виод шматершов, 1 (с Jim» Toictsi jocos) lomectw товт дот, а 1ша iDsm дот, x

JpassEBie Y Уравнение К ?раввдае l

l.no есв 53,SS t52,M,95W,mda 4,5 L=-56,245+5,5!8d-5,125d2 4,117

2.по канту 54,84 К=23,05-2,ша40,ш/ 5,25 L-37,SSS+3,78d-i,S85dJ 3,7

З.во сбра-зщей ?:lM5+3,175d-0,063d2 55,15 E-2S,?5-2,3?5d+S,06!dl 4,75 ¡¿-32,587+3,328d-0,t75ä* 3,884

4.рациона-Ш2Й Ш, 492-3, CSd+3,03?d* 55,43 1=23,05-2,ШМ.ОШ* 5,25 L--34,827+3,519d-0,573d1 3,8

* - во давнак обра5ега мяш досок первого и вмрого п?аходгв

териалов, количественного состава и распределений по длинам разница в выходах пиломатериалов способа распиловки по образующей составляет: с осевым - 1,76%, по канту - 0,91%, с рациональным -0,32%. С дифференцированием выходов по диаметрам и учетом закономерностей распределения бревен по диаметрам и длинам варьирование выхода составляет 1,5%.

Характеристика потока тонких досок сводится к следующему.

Количественное распределение тонких досок варьирует в зависимости от применяемого способа ориентация брусьев перед распиловкой в диапазоне 3,2...7,£0 шт. Среднее количество тонких досок, выпиливаемых из бревна, колеблется от 4,5 до 5,25 шт. Изменение количества выпиливаемых тонких досок наблюдается при распиловке бревен диаметром 20 см в вершинном торце, что объясняется улучшением условий для выпиловки дополнительных тонких досок регламентированных стандартных размеров.

Способы распиловки брусьев по оси постава и образующей определяют гравида диапазона ориентирования О...0,5(D-d). В пределах указанного диапазона наибольшее значение охвата соответствует условиям рациональной распиловки брусьев и по канту. Это показывает, что при распиловке бруса следует выносить вершинный торец относительно комлевого на величину, зависящую от линейных параметров поставов. Вынос вершинного торца бруса относительно направляющей линейки составляет при этом 16 мм. Среднее количество тонких досок равняется 5,25 шт. При распиловке бревна и бруса по образу-

ющей среднее количество тонких досок составляет 4,75 шт.

Распределение количества выпиливаемых тонких досок связано с распределением их длин. При смещении центра вершинного торца относительно комлевого в сравнении с осевым наблюдается уменьшение средней длины досок, что объясняется увеличением общего количества досок, в основном, коротких.

Распределение длин выпиленных тонких досок для различных диаметров бревен показывает, что при относительном смещении центров торцов бревна, происходит перераспределение объема параболической зоны бревна относительно постава центральных пил. Вследствие этого возникают условия увеличения охвата вершинного торца бревна поставом пил. Увеличивается количество длинномерных досок. Указанное подтверждается значениями границ интервала математического ожидания результатов.

Экспериментальная оценка способов распиловки брусьев по критериям количественного выхода пиломатериалов и длин показывает, что: применение способов распиловки со смещением при ориентировании оси симметрии бруса влияет на изменение потока пиломатериалов (количества и длин); применение способов распиловки брусьев по канту, по образующей и рационального способствует увеличен!® количества длинномерных досок и получению дополнительного количества тонких коротких досок. Сравнивая результаты изменения выходов пиломатериалов, количественного состава и распределений по длинам можно показать, что: применение ориентирования при смещении продольной оси брусьев способствует сокращению многоразмер-ности параметров пиломатериалов и формирован!® одноразмерных партий досок; применение ориентирования при смещении продольной оси брусьев относительно направления подачи способствует общему увеличению зыхода пиломатериалов. Полученные результаты предполагают располагать брус таким образом, чтобы центр комлевого торца совпадая с осью постава; устанавливать относительное смещение центров торцов бруса в диапазоне 0,35 (D-d).

В девятой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований изменчивости параметров периферийной (горбьшьной) зоны с учетом результатов распиловки при различных способах ориентации бревен.

Объем горбыля Vrop (рис. 10,11) в общем случае определяется интегрированием площади его поперечного сечения 5Гор в пределах

длины L - Srop= p2arcsln/l~m2/p2 - w/pz-mz , (33)

,4А

_1

-77?

лг3

21 30

Рис. 10. Расчетная схема

Рис. 11. Изменение объема горбыля при кривизне бревна: о - ОХ; X - 1%; Д - 2%

/ о

радиусе на расстоянии х от кошевого торца - Р = КО /4-2рх . (34) Расстояние от оси бревна до пласти горбыля (т) зависит от способа ориентации бревна, положения кривизны бревна и местоположения горбыля:

до установочной базы - ту= Нз+8з,(Ь-х)+У , (35)

до направляющей базы - шн= Н4+8г(Ь-х) , (36)

до вертикальной вспомогательной базы - Л1в= Н-г-82(Ь-х) , (37) до горизонтальной вспомогательной базы - шг= Н1-01(Ь-х)-У, (38) при тангенсах углов поворота бревна в вертикальной и горизонтальной плоскостях при сложной ориентации - 81=82=0,35(0-с1)/Ъ , (39) уравнения искрив-

ленной, оси бревна - Д" Вычисление объема ~|/

г „ Ь г !/■

—)МХ--)2+---

2 2 2 82

(40)

производится по

методу Гаусса с заданной точностью. Верхний предел интегрирования

&

X

ддя горбылей, пласть которых находится от центра вершинного торца бревна на расстоянии меньше или равном радиусу бревна в направлении вертикальной плоскости, равен длине бревна Ь, нижний - нулю. Для горбылей, находящихся вне этой зоны, пределы интегрирования равны абсциссам точек пересечения образующей бревна и плоскости, определяемой пластью горбыля. Для бревен без кривизны абсциссы находятся (и для бревен с кривизной для "правого" и "левого"):

для "верхнего" (41) -

Р Н1 / р Н1 2НЦ. О /4-Н1

1Г= Ь--л--+ / Ь--г--)*•- -+ -—

81л 81 / е-!2- 81 81 би-

лля "левого" (42) - ,---;

р Но / р Н2 „ о 2Н2Ь ТУ-М-Нг'

1Г= ь —5---+ /а-----)<- -+-—

82й 82 / 82 82 02 82

для "нижнего" (43)

Р Н3 / р Н3 „ 0 2Н3Ь Е)-/4-Нзл

1г= I - —^ - — + /а - — + —)<■- Ь<- — +

812 8! / в!2 в-1 " 81 812

для "правого" (44)

Г

р Н4 /_ р Н4 9 _ 9 2Н4Ь ТУ-/4-Н4*-

Р "4 / Р «4 о о

1 г= Ь - - — - /(Ь - ~ - —)«■-

82" 82 / 02" 82 82 во'

Для бревен с кривизной верхний и нижний пределы интегрирования для "верхнего" и "нижнего" горбылей нахо-

дятся как корни трансцендентных уравнений методом поразрядного приближения

для "верхнего" (45) - 02/4-Н12-2рх-2Н1[81(Ь-х)+у]-[в1а-х)+у32=0, для "нижнего" (46) - 02/4-Нз2-2рх-2Нз[81(Ь-х)+у]-С81(Ь-х)+у]2=0,

Повышение эффективности использования кусковых отходов лесопиления на основе планирования их размеров при осевой распиловке бревен и брусьев определяется: (в первом варианте) без изменения поставов условиями, позволяющими получать горбыли требуемых параметров; (во втором варианте) путем корректировки поставов.

Обеспечение условий рационального расходования древесины для выработки пиломатериалов достигается при выполнении одного из указанных критериев при толщине бруса, обеспечивающей: наибольший выход толстых досок(о); наибольшего общего выхода(*); обоих(®)-рис. 12. Выполнению условий обои критериев способствует переработка бревен следующих групп диаметров: 20-22 см, 26-32 см, 36-38 см.

Номографическое описание изменчивости параметров горбыля при

I «Я/ !

'а

—о—

—®—в—$ « 1 н/

I А- *-

22 24 2в 30

Рис. 12. Характеристика показателей раскроя бревен на экспортные пиломатериалы.

рси-иши-шпе лсршийпыл иредёя

(рис.13-16) выполнено на основе формализованного метода определения его объема.

Оценка вариантов использования способов ориентации бревен и видов поставов, показала, что:

- при ориентации бревен по одной или двум образующим целесообразно использовать несимметричные поставы. Условию минимизации отходов параболической зоны бревна в горбыль больше соответствует ориентация бревна по образующим;

- на объем продуктивной зоны бревна помимо характеристик пиловочника влияет взаимодействие ориентации бревна перед раскроем и ширины постава. Увеличение ширины постава при раскрое бревен, сориентированных по оси, уменьшает объем горбыльных отходов интенсивнее, чем при переработке бревен, сориентированных по образующим. Тенденция усиливается с возрастанием длины бревна. Стабильный характер указанного явления наблюдается в диапазоне относительного смещения центроЕ торцов бревна 0,1-0,4(В-<1). При этой ориентации перераспределение объемов удаляемых частей параболической зоны бревна при изменении ширины постава близко к равномерному.

Экспериментальная оценка способа определения объема горбыля по серединному сечению и формализованного метода с ксялсметрическим показала: средняя ошибка определения объема горбыля по формализованному методу в сравнении с ксшюметрическим составляет 0,86%.

Сформулированы общие рекомендации по совершенствованию технологии производства пиломатериалов с учетом планирования размеров горбыля. Определены условия эффективного раскроя бревен на экспортные пиломатериалы и заготовки кратных длин, получаемых из горбылей. Возможность такого сочетания позволяет получить 7-8% заготовок в интервалах длин от 1 до 1,8 м от объема сырья. В качестве примера направлений использования кусковых отходов лесопиления даны результаты планирования раскроя бревен и горбыля на заготовки для изготовления европоддонов и заготовок стеновых панелей малоэтажных зданий. Для условий шпалопиления вовлечение в

установленных размеров для стеновых панелей малозтатаых зданий от объема сырья. Совершенствование технологии производства заготовок европоддонов дает возможность вовлечь в прозводство до 12% гор-быльных отходов и получить до 10% заготовок от объема сырья.

В десятой главе дача оценка материалоемкости пилопродукции и реализация результатов исследований в исходных технологических требованиях.

Наиболее рациональный продуктивный объем бревна для выработки пиломатериалов ограничивается образующей пилозаготовки (рис. 17), построенной при выполнении условий получения наибольшего выхода пиломатериалов, минимизации отходов древесины параболической зоны бревна и соблюдения технологичности и определенности базирования. Ее выход Рп/з: Рп/з = (Уп/э / ¥бр) • 100% , (47) Объем пилозаготовки Чп/з > как разница объемов бревна и горбыльной час- р^с. 17. К продуктивному обье-ти: Уп/8 = у во - ЕУг • (48) «У бревна

Проверка осуществлялась гидростатическим методом, основанном на результатах взвешивания ее в воде и в воздухе. Изменение объема древесины продуктивной зоны бревна для выработки в зависимости от диаметра-и кривизны приведено на рис. 18. Нормативный выход пнлозаготовок определяется как средневзвешенная величина при У-содержании бревен по кривизне для каждого диаметра, % - Нг,/э = 2 Рп/а • У / Е У

Оценку материалоемкости пиломатериалов предлагается выпол нять при определении фактического объемного выхода пиломатериалов по зонам постава и соответствия 90. ■■ фактического выхода расчетному. Характер изменения коэффициента выхода пиломатериалов по зонам во постава (отношение эмпирического распределения к гипотетическому) отражается данными (рис.19), по- 70

¡1

( +-А

<5 У?

X, -г.

(49) под-

тттттфт? ¡К!

лученными для следующих зон постава (2т) 0,7-0,79; 0,80- 0,89; 0,90-0,99; 1,00-1,06

0,7 1,07

1 1?

Ранжированное изменение коэффициента X для

18 24 30 ¿г

■■ Рис. 18. Изменение

условий раскроя в зоне пласти бруса, зонах объема продуктив

(0,71-0,79)6 и (0,8-0,89)6 приведено на рис. Характер изменения

20.

кой зоны боевна

при кривизне: Д-охвата вершинного диаметра 0%; о-1%; х-2%

0,91

о.зг

Х'Ц ООН У*« дж.

/ У

/

« « а 26 зо 4,«

Рис. 19. Зависимость коэффициента выхода пиломатериалов X

длины бревна

//

//

И // \

1 Ь \\

К о, К

5; %

<3- о-

Л

бревна поставом при для условий производства экспортных пиломатериалов иллюстрировано номограммой (рис. 21).

С учетом значения коэффициента выхода пиломатериалов для зоны бруса при расчете среднего объемного выхода пиломатериалов из пласти бруса данного бревна объема ц, %:

Цср= С (0,353+0,33)0,98^1-/43100 , (50) Изменение среднего объемного выхода пиломатериалов из пласти бруса в зависимости от диаметра и описывается номограммой (рис.22). При определении среднего объемного выхода пиломатериалов из пласти бруса по всему диапазону диаметров распиливаемых бревен, %: 0,с»=(0.1Р1+-. .+0пРп)/ЮО=Е[(Ц1Р1)/1ОО1(51) Средний объемный выход зависит от распределения бревен по диаметрам в общей спецификации пиловочного сырья и совокупности применяемых поставов (52):

О} ср=" 0,032с! 12+2,305<3 у +25,14, с учетом коэффициента выхода-¡Зс-^ОЛгр^- (53) Потребное количество пп или объем бревен ¿-го диаметра находящегося в спецификации пиловочного сырья, для получения заданного объема пиломатериалов А (при Рп- проценте бревен 1-го диаметра)

Оп = А Рп / Оср , м3 ; (54)

пп = А Рп / О.ср чп , шт. (55) Рис. 20.Гистограммы Р(у)

В завершении главы приведены результа- по^онш

ты по технологической оценке получения постава

пиломатериалов заданных размеров и назначению отклонений к параметрам окантованных бревен.

В одиннадцатой главе приведена оценка экономической эффективности результатов исследований и практических рекомендаций. Эффективность внедрения результатов выполненных исследований складывается из экономки по ряду статей затрат как в целом по участку производства пиломатериалов, так и при пооперационном формообразовании пилопродукции установленных размеров:

- использование положений многоцелевого раскроя бревен позволяет в расчете на 1 м3 пиловочного сырья увеличить выход про-

/

& >3 8

¿1

ъ а; ад

Ркс. 21. Номограмма предельного охвата диаметра и длины бревна бревна поставом Е в диапазоне диаметров вершинного торца: а-14-22; 6-24-4" см

дукции в стоимостном выражении на рамный поток на 0,62 руб./м3 для предприятий планируемого круга и на 0,6 руб./'м" для условий АО "Лесозавод № 2";

- увеличение Еыхода продукции в стоимостном выражении на 1 >л° пиловочного сырья, перерабатываемого на агрегатном потоке, составит: для предприятий планируемого круга - 0,45 руб./м3, для условий АО "Лесозавод № 2" - 0,44 руб./м3.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Дана характеристика многоцелевого способа раскроя бревен на пилопродукцию. Сформулированы задачи разработки технологического и информационного обеспечения метода. Приведены ограничения в распределениях характеристик сырья, отличительные признаки пиломатериалов и структуры лесопильных потоков, а также направления реализации способа. В ходе исследований решены две группы задач -первая, имеющая целью определение условий рационального использования древесины бревна для выработки пилопродукции, и вторая, направленная на разработку исходных технологических требований создания технологии и оборудования для реализации полученных результатов.

2. Изложена методология определения объема древесины продуктивной зоны бревна при вариации основных технологических факто-

ров, относящихся к обрабатываемому материалу, поставам и ориентации. Решение задачи об относительно наибольшей продуктивной зоне бревна для выработки пилопродукции предполагает ограничение этого объема древесины четырехкантным обзольным брусом-полуфабрикатом.

Предложен метод и установлены нормативы выхода таких брусьев. По вопросу назначения отклонений к основным технологическим параметрам окантованных бревен приведены результаты статистической оценки размеров формируемых четырехкантных обзольных брусьев и разработанные технологические требования к отклонении® размеров их параметров.

Приведены результаты по согласованию размеров пиломатериалов стандартным на основе анализа формирования четырехкантных обзольных брусьев с предельными допусками срабатывания позиционеров фрезерных головок и требований, предъявляемых к экспортным пиломатериалам. Получены результаты анализа точности получения пиломатериалов в процессе формирования и раскроя пилозаготоЕок в смешанных лесопильных потоках на базе агрегатного и рачного оборудования.

3. Разработано технологическое и информационное обеспечение продольного раскроя бревен и брусьев при различных способах их установки перед распиловкой; метод алгоритмической оценки основных показателей раскроя пиловочника заданных размерных характеристик; определены предпочтительные план раскроя и линейные параметры поставов; обоснованы технологические параметры многоцелевого раскроя бревен на участке формирования сечений пиломатериалов в части требований к базированию бревен и брусьев перед раскроем; область применения различных способов их ориентации.

4. Разработан метод оценки материалоемкости пиломатериалов. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований раскроя бревен и брусьев на экспортные пиломатериалы; выполнена сравнительная оценка основных показателей их раскроя по зонам постава.

5. Изложен метод определения параметров горбылей и их объема при вариации основных технологических факторов, относящихся к поставам, обрабатываемому материалу и ориентации. Показан механизм их взаимодействия. Предложены два метода определения и сопоставления результатов формирования горбыля при раскрое бревен; разработан комплект программ для определения объемов кусковых отходов из части древесины параболической зоны бревна, удаляемую в горбыль (или расходуемую на технологическую щепу); разработан пакет номограмм для определения величины отходов древесины в горбыль под воздейс-

хг^'ст основных тсхксло* >г4сскил факхй^йь. кимилспт нимигусзмм лиит-роен с рассмотренным теоретическим обоснованием, экспериментальной проверкой формализованного метода определения объема горбыля с учетом заданных пределов изменения параметров (радиуса бревна в комле и в вершине, ширины полупостава, сбега и длины бревна, составляющих ориентации вершинного торца бревна относительно комлевого) .

8. По вопросу обеспечения технологичности базирования бревен и брусьев в производстве пиломатериалов приведены результаты анализа размерных характеристик потока пиломатериалов и изменение основных показателей раскроя. Сформулированы основные технологические требования к базированию бревен и брусьев перед станком и их раскрою. Дано обоснование параметров многоцелевого раскроя бревен и брусьев на пиломатериалы стандартных размеров и заготовки - полуфабрикаты кратных длин на базе организации параллельных производств .

?. На основании результатов исследований сформулированы технологические требования к базированию брусьев перед раскроем на пиломатериалы стандартных размеров. Установлены диапазоны рациональных смещений пакета толстых досок в пределах пропиленной плас-ти бруса, обеспечивающие получение заданных объемов пиломатериалов при сбалансированном потоке размеров тонких досок. Дана характеристика изменения параметров потока пиломатериалов при изменении основных технологических факторов распиловки. Сформулированы основные требования к ограничению многоразмерности потока пиломатериалов .

■В. Приведены результаты исследований по вопросу построения технологических процессов производства пиломатериалов с учетом деформационных признаков. Определены граничные условия деформируемости брусьев. Дана характеристика способа снижения способности пиломатериалов к деформированию средствами технологии.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных работ влияния глубины обработки, ширины формируемой пласти, ориентации бревен перед раскроем на характер деформируемости брусьев. Дан анализ влияния основных технологических факторов.

9. В результате исследований:

- выполнены и подготовлены при непосредственном участии автора . исходные технологические требования автоматизированного производства пиломатериалов (сборники несимметричных поставов на распиловку пиловочного сырья при различных способах установки бревен и

брусьев перед раскроем, нормативы выхода пилозаготовок - обвальных четырехкактных брусьев, технологические режимы производства пиломатериалов, технологический регламент процесса и др.;;

- к комплексу базирующих устройств для бревен и брусьев, реализованные при разработке технологии и создании оборудования автоматизированного производства пиломатериалов устройств для ориентации бревен, питателей и подавателей пилозаготовок в распиловочные станки .

- информационное обеспечение, включая программы и методики.

Ряд результатов работы внедрен в производство. Основополагающие результаты закреплены Патентом РФ № 1355488, A.c. РФ № 1824300.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСКРЫТЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Алексеев А.Е. Анализ способов ориентации бревен перед созданием технологических баз (в условиях ПО "Северолесозкспорт") / ЦНИИ механ. обраб. древесины. - Архангельск, 1985. - 14 с. -Деп во ВНШШЗИлеспроме 07.85, N 1441 лб.

2. Алексеев А.Е. Исследование процесса формирования и раскроя пилозаготовок // Роль мол. учен, и спец. в повышении эффективности использования древесины и ее отходов в н/хоз-ве: Тез. док.Всесаозн. конф. - М., 1986. - С. 2-4.

3. Алексеев А.Е. Модель использования параболической зоны бревна на пиломатериалы и результаты исследований по ней // Основные направления ускорения науч. техн. прогресса в деревосбраб. пром-сти в 12-й пятилетке: Тез. докя. 18-й науч. техн. конф.- г. Киев, 1986. - С. 14.

4. Турушев В.Г., Алексеев А.Е. Технологические требования к базированию бревен перед раскроем // Новые технологические процессы в лесопилении: Науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1986. - С. 33-38.

5. Алексеев А.Е., ГоряеваС.Н., Алексеева Л.В. Влияние длины вырабатываемых досок на эффективность способов ориентации бревен при бавоформировании // Новые технологические процессы в лесопилении: Науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1986. - С. 39-43.

6. Пат N 1355488 СССР, МКИ В 27 в 1/00, 31/00 Способ распиловки бревен / В.Г.Турушев, А.Е.Алексеев (СССР). - N 3861221/29-15; заявл. 30.12.84; опубл. 30.11.87; Бюл. N 44 //

ОткрЫтил , Исэииуетегшп. - 19о7. - М 44. - С. /1 /(1о. ±<с. 1 . , Приоритет 30.12.84 г.).

7. Алексеев А.Е. Характер распределения елового пиловочного сырья по кривизне // Резервы использования материальных и трудовых ресурсов: Науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1988. - С. 12-19.

8. Алексеев А.Е., Постников Б.М. Расчет поставов при различных способах установки бревна перед раскроем // Совершенствование технологии подготовки пиловочника к раскрою: Науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1988. - С. 87-96.

9. Алексеев А.Е., Горяева С.Н., Сергушов А.И. О выборе положения кривизны бревна перед базоформированием: Совершенствование технологии подготовки пиловочника к раскрою: Науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1988. - С. 96-102.

10. Алексеев А.Е. Экспериментальная оценка влияния способов базирования бревен на выход пиломатериалов // Пути повышения эффективности деревообраб. производств: Тез. докл. к Всесоюзной науч.- техн. конф. 25- 29 сент. 1989 г. - г.Архангельск / ЦНИИМОД, 1989. - С. 14-15.

11. Воронцов Ю.С., Алексеев А.Е. Конвейер подачи бреген // Мех. обраб. древесины: Науч.- техн. реф. сб. / ВНИПИЭЙлеспром. -1989. - Н 5. - С. 6-7.

12. Алексеев А.Е., Горяева С.Н., Постников В.М. Формализованный метод расчета поставов // Лесн. и деревообраб. пром-сть: Информ. сб. / ВНИПИЭЙлеспром. - 1990. - N 1. - С. 22-24.

13. Алексеев А.Е. Базирование лесоматериалов в лесопилении // М.: ВНШШЗИлеспром. - 1990. - вып. N 3. - £8 с.

14. Воронцов Ю.С., Алексеев А.Е. Конвейер подачи брусьев в распиловку // Лесн. и деревообраб. пром-сть: йнф. сб./ ВНИПИЭИ-леспром. - 1990. - N 6. - С. 31-32.

15. Алексеев А.Е., Рогатых А.Л., Царев Е.Г. Расчет поставов на распиловку бревен при их ориентации по образующей // Лесн. и деревообраб. пром-сть: йнф. сб. / ЕЖЙЗИлеспром. - 1990. - N 10. - С. 14-15.

16. Алексеев А.Е. Целесообразность использования базоформи-рующих модулей в лесопилении // Совершенствование ресурсосберегающих технологий и охраны окружающей среды лесопромышленных предприятий: Тез. докл. к научн. техн. конф. 5-6 дек. 1990 г. - Ивано-Франковск, 1990. - С. 63.

17. Воронцов Ю.С., Алексеев А.Е. Конвейер подачи брусьев фрезернопильной линии // Деревообработка: Информ. сб./ ВНЖЗИЭИ-

леспром.- 1991,- N 1. - С. 3-4.

18. Воронцов Ю.С., Алексеев А.Е. Конвейер подачи брусьев в лесопильную раму /7 Деревообработка: Информ. сб./ ВНШШЭЖлесп-ром,- 1991,- N 3. - С. 3-4.

19. Веселков В.И., Алексеев А.Е. Эффективность внедрения ленточнопильных станков // Деревообраб. пром-сть. - 1991. - N 4. - С. 4-6.

20. Турушев В.Г., Алексеев А.Е. Сокращение многоразмерности параметров пиломатериалов средствами технологии // Новое в технике и технологии переработки пиломатериалов: Научн. - технич. прогресс в лесн. и деревобраб. пром-сти. - УкрНИИШД. - Киев,

1991,- С. 28- 29.

21. Алексеев А.Е., Конина О.А. Колебания состава сырья, поступающего на предприятия г. Архангельска // Вопросы рационального использования природных, сырьевых и энергетических ресурсов Европейского СеЕера: Тез. докл. к научн.-техн. конф. - Архангельск: АЛТИ, 1991. - С. 13-14.

22. Алексеев А.Е., Горяева С.Н. Сборник несимметричных поставов для распиловки еловых бревен на экспортные пиломатериалы // Деревообработка: Информ. сб./ ВШПИЭИлеспром.- 1991,- N 6.- С. 9.

23. Воронцов Ю.С., Алексеев А.Е. Манипулятор для перекладки бревен // Деревообработка: Экспресс-информ. - 1991. - вып. 6. -

г\ рг >> О. и~(.

24. Алексеев А.Е. Влияние способа ориентации бревен перед раскроем на характер деформированного состояния бруса //' Совершенствование технологии и оборудования лесопильно-деревообраб. произ-ств: Тез. докл. к науч.-техн. конф. - Архангельск: ЦНИИМОД,

1992. - С. 7-8.

25. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Царев Е.Г., Веселков В.И. Изменение объема отходов древесины бревна в горбыль с уменьшением ширины полупостава // Технология и оборудование деревообраб. производств: Межвуз. сб. научн. тр./ ЛТА. - 1992. - С. 33-3?.

26. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Царев Е.Г. Совершенствование параметров поставов для распиловки бревен параллельно образующей // Технология и оборудование деревообраб. производств: Медвуз. сб. научн. тр./ ЛТА. - 1992. - С. 38-44.

27. Голяков А.Д., Алексеев А.Е., Царев Е.Г. Оценка эффективности специализации рамных потоков при выработке заготовок из бревен с кривизной // Деревообраб. пром-сть. - 1992. - N 6. - С. 4-5.

28. Турушез В.Г., Алексеев А.Е., Царев Е.Г. Совершенствование технологии получения пиломатериалов // Лесн. журн. - 1992. -N 4. - С. 96-104 (Изв. высш. учеб. заведений).

29. Веселков В.И., Алексеев А.Е. Изменение составляющих баланса сырья при внедрении ленточнопильных станков и линий на их основе // Лесн. журн. - 1992. - N 6. - С. 69-72 (Изв. высш. учеб. заведений).

30. A.c. 1824300 СССР МКИ В 27 в 1/00 Способ распиловки бревен / В.Г.Турушев, А.Е.Алексеев. - 4337134/15; заявлено 11.06. 90; опубл. 30.06.83, В<од. N 24 // Открытия. Изобретения. - 1993.

- N 24. - С. 69.

31. Т'/рушев В.Г., Алексеев А.Е. Технологическое и информационное обеспечение многоцелевого раскроя круглых лесоматериалов // Лесн. журн. - 1994. - N 1. - С. 66-71 (Изв. высш. учеб. заведений) .

32. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Пастухова Е.В. Повышение эффективности использования кусковых отходов лесопиления // Лесн. журн. - 1994. - N 2. - С. 60-64 (Изв. высш. учеб. заведений).

33. Алексеев А.Е. О построении процесса производства пилоп-родукции с учетом способности древесины к деформированию // Лесн. журн. - 1994. - N 2. - С. 74-78 (Изв. высш. учеб. заведений).

34. Алексеев А.Е. Ограничение способности пилопродукции к деформированию // Лесн. журн. - 1994. - N3. - С. 47-51 (Изв. высш. учеб. заведений).

35. Алексеев А.Е. Улучшение показателей распиловки бревен по образующей // Лесн. журя. - 1994. - N 3. - С. 51-58 (Изв. высш. учеб. заведений).

36. Алексеев А.Е. О выборе положения бруса перед раскроем // Лесн. журн. - 1994. - N 3. - С. 58-63 (Изв. высш. учеб. заведений) .

37. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Яковлев П,М. Совершенствование технологии производства заготовок для европоддонов // Дере-вообраб. пром-сть.- 1994. - N 3. - С. 10-12,

38. Алексеев А.Е. Влияние ширины пласти на характер деформированного состояния брусьев // Лесн. журн. - 1994. - N 5-6. - С. 20-23 (Изв. высш. учеб. заведений).

39. Алексеев А.Е. Влияние глубины обработки на характер деформированного состояния брусьев // Лесн. журн. - 1994. - N 5-6.

- С. 23-26 (Изв. высш. учеб. заведений).

40. Алексеев А.Е. Экспериментальная оценка влияния основных

Г^СуЦЛ ТТ^ГЧТТ V Лсл/,тг-чг\Г%т> и Л/ «-»т-ч-И/тп/^»-» ТГ/ЧГК^ЧГ\\<Т»Г>/-»Т>О»ТТТ/-%-П/4« /->/-ч^гпг>гтттт»^т

брусьев // Лесн. журн. - 1995. - N 2-3. - С. 67-70 (Изв. высш. учеб. заведений).

41. Турушев В.Г., Алексеев А.Е., Технологическая оценка получения пиломатериалов заданных размеров при раскрое окантованных бревен // Лесн. журн. - 1995. - N 4-5. - С. 62-66 (Изв. высш. учеб. заведений).

42. Алексеев А.Е., Пастухова Е.В., Глотова А.Г., Алексеева Л.В. К оценке материалоемкости экспортных пиломатериалов // Лесн. журн. - 1995. - N 4-5. - С. 66-71 (Изв. высш. учеб. заведений).

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью подписями просим направлять по адресу: 163007, г.Архангельск, АГТУ, диссертационный совет.

Отпечатано с оригинал-макета авторов Лицензия ЛР 020460 от 10.04,97

Сдано в прошв. ¡4.09.98. подписано в печать 15,09.98. Формат 60 - 3+ / ¡6. Усл.лечл. 2,75, Уч.- издл. 2,65. Юу. Тпрзж {30 "КЗ,

Отпечатано в Издательстве АГТУ. 163007, г Архангельск, наб. Северной Двины, 17