Способ раскроя хлыстов, пораженных сердцевинной гнилью

ДЕРЕВООБРАБОТКА

вуз. сб. науч. тр. - Вып. 10. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - С. 230-233.

4. Новая парадигма проектирования САПР сложной корпусной мебели для позаказного промышленного производства: монография / П.Ю. Бунаков,

А.В. Стариков, А.А. Старикова и др. - М.: МГУЛ, 2007. - 319 с.

5. Стариков, А.В. Основные положения концепции «безошибочного» проектирования и производства сложных изделий корпусной мебели и особенности их реализации / А.В. Стариков, В.Н. Харин, П.Ю. Бунаков // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного

комплекса: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. 10. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - С. 233-237.

6. Бунаков, П.Ю. Формализованное представление информационной модели прототипных объектов корпусной мебели / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков,

В.Н. Харин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: межвуз. сб. науч. тр. - Вып 10. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - Т.1. - С. 39-43.

7. Гончаров, Н.А. Технология изделий из древесины: учеб. для вузов / Н.А. Гончаров, В.Ю. Башинский, Б.М. Буглай. - 2-е изд. - М.: Лесная пром-сть, 1990. - 528 с.

СПОСОБ РАСКРОЯ ХЛЫСТОВ, ПОРАЖЕННЫХ СЕРДЦЕВИННОЙ ГНИЛЬЮ

А.С. ТОРОПОВ, проф. каф. деревообрабатывающих производствМарГТУ, д-р техн. наук, ЕВ. МИКРЮКОВА, ст. преп. каф. деревообрабатывающих производств МарГТУ

В настоящее время приоритетным направлением в сфере использования лесных ресурсов является переход на малоотходные ресурсосберегающие технологии, что подразумевает более комплексное использование лесных ресурсов. Существует проблема использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью, в частности напенной. Именно решению этой проблемы посвящена данная работа.

Известно, что комлевая часть хлыста, поражаемая напенными гнилями, содержит качественную бессучковую заболонную часть, которая может достигать 70 % от объема. Существующая технология раскряжевки таких хлыстов не обеспечивает рационального использования комлевой древесины. Раскряжевщик последовательным отпиливанием коротких отрезков длиной 1-2 м добивается того, чтобы гниль в первом сортименте не превышала допускаемого для 1 и 2-го сортов размера (рис. 1).

. i . . li 4

А А- 2 м L

Рис. 1. Существующая технология раскряжевки хлыстов, пораженных напенной гнилью: ф l,, ... , ln - длины сортиментов; L - длина хлыста

Предлагаемый способ раскроя хлыстов, пораженных напенной гнилью [5], предполагает раскряжевку таких хлыстов с получением комбинированного пиловочника (рис. 2), а затем раскрой на пилопродукцию самого комбинированного пиловочника (рис. 3).

1нк _ 1ГОСТ , . li . . ln .

4 п. _

L

Рис. 2. Раскряжевка хлыста с получением комбинированного пиловочника: 1г - длина напенной гнили; 1ГОСТ - стандартная длина пиловочника; l - длина комбинированного пиловочника; l,, ... , ln - длины сортиментов; L - длина хлыста

Раскрой хлыстов, пораженных напен-ными гнилями, согласно данному способу начинается с комля отпиливанием комбинированного пиловочника. Длина комбинированного пиловочника

1к.п. _ 1нк + 1ГОСТ’

где l - длина низкокачественной (по содержанию гнили) части, м;

1ГОСТ - стандартная длина пиловочника, входящая в состав комбинированного пиловочника, м.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008

85

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Таблица

Предполагаемые длины комбинированного пиловочника, м

Диаметр гнили в комле, м Длина комбинированного пиловочника при стандартной длине пиловочника, м

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

0,10 5,4 5,9 6,4 6,9 7,4 7,9

0,12 5,8 6,3 6,8 7,3 7,8 8,3

0,14 6,2 6,7 7,2 7,7 8,2 8,7

0,16 6,6 7,1 7,6 8,1 8,6 9,1

0,18 7,1 7,6 8,1 8,6 9,1 9,6

Длина комбинированного пиловочника зависит от способа дальнейшей его переработки на пилопродукцию. Здесь возможны два варианта: с предварительным раскроем на пиловочную и низкокачественную части или без него.

Максимально допустимая длина комбинированного пиловочника обусловлена техническими характеристиками лесовозного транспорта в первом варианте и техническими характеристиками установленного оборудования для продольной распиловки лесоматериалов во втором варианте. Для предлагаемого способа раскроя подходит второй вариант.

Некоторые ученые (В.А. Капустин, В.Н. Соколов, Г.И. Захарьин, С.Г Нушкарев) уже предлагали заготовку комбинированного пиловочника [2-4]. В.А. Капустин предлагает заготовку комбинированного пиловочника и раскряжевку его на качественную и низкокачественную части на лесопильных предприятиях. В.Н. Соколов и Г.И. Захарьин предлагают раскрой непосредственно комбинированного пиловочника на пилопродукцию брусовым способом.

В результате исследований, проведенных этими учеными, были сделаны выводы о нецелесообразности заготовки и распиловки комбинированного пиловочника по разным причинам из-за уменьшения доли качественного пиловочника при лесозаготовках, уменьшения выхода пилопродукции на 10-12 %, низкой прибыли.

Предлагаемый способ раскроя хлыстов, пораженных напенной гнилью, на пилопродукцию, позволит:

- сократить трудоемкость раскряжевки таких хлыстов за счет уменьшения числа резов при раскряжевке;

- вывозить низкокачественную (по содержанию гнили) древесину с минимальными транспортными затратами;

- вовлечь в дальнейшую переработку дополнительные объемы древесины, которые в настоящее время используются на дрова, сжигаются или вообще оставляются в лесу, создавая очаги гниения древесины и увеличивая риск поражения здоровых древостоев;

- повысить выход пилопродукции при раскрое комбинированного пиловочника.

Исходными данными для расчета затрат на транспортировку комбинированного пиловочника служат:

- геометрические характеристики комбинированного пиловочника;

- характеристики лесовозного транспорта;

- протяженность вывозки и качество

дорог;

- затраты на погрузку и выгрузку лесоматериалов.

Используя аллометрический метод исследования предмета труда, можно получить усредненные формулы образующей хлыста в коре и без коры и образующей напенной гнили для каждой породы и места произрастания вида

d = dn + a.f1, d, = d„ + aJbl, d = dn + al3, где d0, dm, di, - соответственно диаметр хлыста данной породы в коре, без коры и диаметр напенной гнили в комлевом торце, м;

a1, a2, a3 - константы начального состояния;

I - расстояние от комля до произвольного сечения, м;

b1, b2, b3 - константы равновесия, передающие темп изменения диаметров относительно I.

86

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008

ДЕРЕВООБРАБОТКА

С использованием этих зависимостей по разработанной методике составляются таблицы для определения длины комбинированного пиловочника, на основании которых производится раскряжевка хлыстов, пораженных напенной гнилью. Предлагается пример такой таблицы для сосны на основании зависимостей, разработанных В.С. Петровским [6].

Такие таблицы можно составить для любых пород и мест произрастания.

Если длина комбинированного пиловочника превышает максимально допустимую длину распиловки на бревнопильном оборудовании, то производится разделение его на две части, одна из которых, пораженная односторонней сердцевинной гнилью, распиливается согласно предлагаемому способу [5], а вторая, пораженная двухсторонней сердцевинной гнилью, распиливается каким-либо иным способом.

Средний объем хлыста данной породы будет равен

— L

V =tJ d dl;

4о

где L - длина хлыста данной породы, м.

После подстановки в это выражение формулы образующей и интегрирования получим

V, =П

х 4

(

d60L + 2

V

a2d60 ^*2+1 + ^2 L2i2+1)

Ъ2 +1 ^+i '

2Ъ2 +1

Объем низкокачественной части хлыста (пораженной напенной гнилью) зависит от протяженности гнили и аналогично объему хлыста выразится следующим уравнением:

V =-

ч.к. 4

d20| + 2—Ъ+1 +^— Г*+1)

V 60 г *2 +1 г 2*2 +1 г >

Ъ2 +1 г 2Ъ2 +1'

где 1г - длина напенной гнили в хлысте, м.

Таким образом, при существующей технологии заготовки древесины объем качественного пиловочника будет равен

V = V - V .

п х н.к.

Этот объем пиловочника и подлежит вывозке с лесосеки.

При использовании предлагаемой технологии в вывозимый объем древесины добавляется объем низкокачественной части, входящей в состав комбинированного пиловочника. Объем комбинированного пиловочника зависит не только от протяженности

гнили, но и от стандартной длины пиловочника, входящей в него.

V =-

кп. 4

d

| + 2 ad60 Ъ +1 + a2 |2*+1) 60 кж h _i_i кж oh _i_i кж /

b +1

^ + 2Ъ2 +1

Стоимость транспортировки непосредственно низкокачественной части, входящей в комбинированный пиловочник, выразится соотношением

АС = С - С

где CT1 - стоимость транспортировки до применения заготовки комбинированного пиловочника, руб./м3;

CT2 - стоимость транспортировки при использовании заготовки комбинированного пиловочника, руб/м3.

При расчете стоимости вывозки комбинированного пиловочника учитывается увеличение длины сортиментов и нагрузки на один рейс. Это приводит к повышению расхода топлива, что сказывается на стоимости вывозки.

С другой стороны, заготовка комбинированного пиловочника уменьшает трудоемкость раскряжевки, т.е. уменьшается число резов на один хлыст с напенной гнилью.

Разработана методика, по которой для каждого конкретного предприятия можно рассчитать максимальное расстояние вывозки комбинированного пиловочника, до которого существует прибыль от его переработки. При этом, чем больше размеры напенной гнили, тем меньше это расстояние и наоборот.

Кроме снижения затрат на транспортировку низкокачественной древесины, предлагаемый способ раскроя комбинированного пиловочника (рис. 3) позволит увеличить выход пилопродукции. Из комбинированного пиловочника, кроме качественных пиломатериалов, получаются черновые заготовки для производства мебельных щитов. Древесина этих заготовок имеет высокое качество, так как они получены из самой ценной заболонной части бессучковой зоны пиловочника.

Способ получения пилопродукции (патент РФ № 2171175) включает следующие операции:

- отпиливание комбинированного пиловочника;

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008

87

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 3. Раскрой комбинированного пиловочника на пилопродукцию

а б в г д

Рис. 4. Виды пилопродукции, получаемой при реализации способа раскроя хлыстов, пораженных сердцевинной гнилью

- деление его на части в продольном направлении;

- отделение комбинированных пиломатериалов от основного потока;

- разделение комбинированных пиломатериалов на стандартные и пораженные сердцевинной гнилью;

- удаление коры и гнили из пораженных частей комбинированных пиломатериалов параллельно образующим коры и гнили;

- сортировка и сушка полученных заготовок;

- обработка кромок;

- разворот заготовок относительно друг друга на 180° и склеивание с получением мебельных щитов или столярных плит;

- обработка щитов по периметру;

- строгание пластей щитов;

- шлифование щитов.

Возможны 5 вариантов удаления коры и гнили: перпендикулярно пластям пиломатериала (рис. 4а), под одинаковым углом к пластям (рис. 4б), под разными углами к пластям (рис. 4в), с одновременным формированием элементов столярного соединения

(рис. 4г) или с формированием поверхностей обработки одинаковой формы и конусности по длине (рис.4 д). При этом можно получить 5 видов щитовой пилопродукции (рис. 4).

Выход пилопродукции из комбинированного пиловочника составляет 60-65 % в зависимости от характеристики сырья, что на 8-12 % больше по сравнению с традиционным способом переработки такого сырья и на 3-5 % больше по сравнению с технологиями, предложенными В.Ф. Ветшевой и И.А. Айзенбергом [1].

Таким образом, предлагаемый способ получения пилопродукции из хлыстов, пораженных сердцевинной гнилью, поможет решить проблему транспортировки низкокачественной древесины и ее раскроя, чем вовлечет в переработку дополнительные древесные ресурсы и может быть успешно использован на лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятиях.

Библиографический список

1. Ветшева, В.Ф. Потоки для распиловки бревен с гнилью на предприятиях Сибири / В.Ф. Ветшева, И.А. Айзенберг // Деревообрабатывающая промышленность. - 1988. - № 10. - С. 1-3.

2. Захарьин, Г.И. О качественных характеристиках комбинированного пиловочника / Г.И. Захарьин,

С.Г. Нушкарев // Комплексное использование древесного сырья: сб. науч. тр. / ЦНИИМОД. - Архангельск, 1979. - С. 78-80.

3. Капустин, В.А. Раскряжевка в сплавных предприятиях хлыстов с напенной гнилью / В.А. Капустин // Лесной журнал. - 1962. - № 4. - С. 107-110.

4. Соколов, В.Н. Использование комбинированного пиловочника при переработке пиломатериалов внутреннего рынка / В.Н. Соколов // Комплексное использование древесного сырья: сб. науч. тр. ЦНИИМОД. - Архангельск, 1984. - С. 33-35.

5. Способ получения пилопродукции из хлыстов, пораженных сердцевинной гнилью : пат. 2171175 Рос. Федерация: МПК В 27 В 1/00 / Торопов А.С., Кропотова Е.В.; заявитель и патентообладатель Марийск. гос. техн. ун-т. -№ 2000102495/13; заявл. 01.02.00 ; опубл. 27.07.01 Бюл. - № 21. - 8 с.: ил.

6. Петровский, В.С. Автоматическая оптимизация раскроя древесных стволов / В.С. Петровский. - М.: Лесная пром-сть, 1984. - 184 с.

88

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008