- •Предисловие
- •Раздел 1
- •Глава 1
- •1.1.1 Полиномиальная модель
- •1.1.2 Эллиптическая модель
- •1.1.3 Сплайновая модель
- •1.1.4 Сбег
- •1.2 Определение объемов хлыстов и бревен
- •1.3 Основные пороки сырья и их математическое моделирование
- •1.3.1 Сучки
- •1.3.2 Сердцевинная гниль
- •1.3.3 Сердцевина
- •1.3.4 Трещины
- •1.3.5 Кривизна
- •1.3.6 Червоточина и наклон волокон
- •1.4 Стандартизация пиловочного сырья
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2
- •2.1.2 Элементы и размеры пиломатериалов
- •2.2 Заготовки
- •2.2.1 Классификация заготовок
- •2.2.2 Размеры заготовок
- •2.3 Качество пиломатериалов и заготовок
- •2.3.1. Основные понятия
- •2.3.2 Конструкционные и поделочные пиломатериалы
- •2.3.3 Стандартизация качества пиломатериалов
- •2.3.4 Стандартизация качества заготовок
- •2.3.5 Маркировка пиломатериалов и заготовок
- •2.4 Определение объема пиломатериалов
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 2
- •Глава 3
- •3.3 Максимизация выхода цилиндрического объёма брёвен без учёта качественных зон хлыстов
- •3.4 Алгоритм максимизации выхода цилиндрического объёма брёвен
- •3.5 Максимизациия цилиндрического объема брёвен при наличии центральной гнили
- •3.6 Оптимизация раскроя хлыстов на эвм по критерию максимального выхода пиломатериалов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 теоретические основы раскроя пиловочных бревен
- •4.1 Способы раскроя бревен
- •4.2 Критерии эффективности раскроя бревен на пилопродукцию
- •4.3 Понятие о поставах
- •4.4 Предмет теории раскроя и этапы ее развития
- •4.5 Основные положения теории максимальных и оптимальных поставов
- •4.5.1 Максимальные поставы х. Л. Фельдмана
- •4.5.2 Ширина и длина необрезных пиломатериалов
- •4.5.3 Оптимальная длина обрезных досок, вырабатываемых из необрезных
- •4.5.4 Пифагорическая и параболическая зоны бревна
- •4.5.5 Оптимальная ширина обрезных досок, вырабатываемых из необрезных
- •4.5.6 Объемы пиломатериалов
- •4.5.7 Размеры бруса максимального объема
- •4.5.8 Оптимальные толщины досок
- •4.5.9 Предельные толщины обрезных досок
- •4.5.10 Предельный охват диаметра бревна поставом
- •4.6 Проектирование поставов на раскрой бревен развальным и брусовым способами
- •4.6.1 Рекомендации по составлению поставов
- •4.6.2 Аналитический метод расчета поставов
- •Ширину пласти досок в верхнем торце бревна определяют по формуле
- •4.6.3 Графический метод расчета поставов
- •4.6.4 Табличный метод расчета поставов
- •4.7 Исследования в последних двух десятилетий
- •4.7.1 Оптимальные размеры пиломатериалов при раскрое бревен параллельно образующей
- •4.7.2 Графики для составления поставов на распиловку сегментов параллельно образующей на доски одной толщины
- •4.7.3 Параметры пиломатериалов при раскрое
- •4.7.4 Параметры радиальных пиломатериалов при раскрое бревен развально-сегментным способом Определение зоны и угла радиальности
- •Определение ширины крайних радиальных досок
- •Определение угла радиальности пиломатериалов графическим способом
- •Длина боковых радиальных досок
- •4.7.5 Совмещенные поставы
- •4.8 Раскрой сырья с учетом качественных зон
- •4.9 Базирование бревен
- •4.10 Моделирование и оптимизация
- •4.10.1 Общие положения
- •4.10.2 Математическое моделирование и оптимизация раскроя бревен неправильной формы
- •4.11 План раскроя сырья
- •4.12 Баланс древесины
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 некоторые положения теории раскроя пиломатериалов на заготовки
- •5.1 Методы и способы раскроя
- •5.2 Распределение сучков на пластях досок хвойных пород
- •5.3 Теоретические положения
- •5.4 Моделирование и оптимизация раскроя пиломатериалов на заготовки
- •Раздел 3
- •Глава 6
- •6.2 Поставка и приемка лесоматериалов
- •6.3 Хранение пиловочного сырья
- •6.4 Раскряжевка хлыстов
- •6.5 Сортировка и формирование оперативного запаса пиловочных бревен
- •6.5.1 Дробность сортировки
- •6.5.2 Сортировочное оборудование
- •6.5.3 Оперативный запас бревен
- •6.6 Тепловая обработка мерзлой древесины
- •6.7 Окорка пиловочного сырья
- •6.7.1 Назначение, оборудование и режимы окорки
- •6.7.2 Место окорки в технологическом процессе
- •6.8 Нормализация пиловочных бревен
- •6.8.1 Оцилиндровка бревен
- •6.8.2 Окантовка бревен
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 формирование сечения и длины пиломатериалов
- •7.1. Структура технологического процесса
- •7.2 Продольный раскрой бревен
- •7.2.1 Лесопильные рамы
- •7.2.2 Вертикальные бревнопильные ленточнопильные станки
- •7.2.3 Горизонтальные бревнопильные ленточнопильные станки
- •7.2.4 Комбинированные ленточнопильные станки
- •7.2.5 Круглопильные бревнопильные станки
- •7.2.6 Комбинированные ленточно-дисковые станки
- •7.2.7Агрегатная переработка древесины
- •7.2.8 Агрегатированные фрезернопильные линии
- •7.2.9 Производительность бревнопильного оборудования
- •7.3 Обрезка торцовка и ребровая распиловка пиломатериалов
- •7.3.1 Форма необрезных досок
- •7.3.2 Обрезка досок
- •7.3.3 Торцовка сырых пиломатериалов
- •7.3.4 Делительные станки
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 лесопильные потоки раскроя бревен на пиломатериалы
- •8.1 Основные понятия
- •8.2 Потоки на базе лесопильных рам
- •8.2.1. Структура потоков
- •8.2.2 Рассеивание ширин и длин досок
- •8.2.3 Дефекты раскроя при рамном пилении
- •8.3 Потоки на базе вертикальных ленточнопильных станков
- •8.4 Потоки на базе горизонтальных ленточнопильных станков
- •8.5 Потоки на базе круглопильных станков
- •8.6 Потоки на базе фрезерно-брусующих и фрезернопильных станков
- •8.7 Гибкие автоматизированные линии
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 технология обработки сырых пиломатериалов
- •9.1 Структура технологического процесса
- •9.2 Понятие сортировки пиломатериалов и ее стадийность
- •9.3 Оборудование для сортировки сырых пиломатериалов
- •9.4 Пакетирование сырых пиломатериалов
- •9.5 Антисептирование пиломатериалов
- •9.5.1 Характеристика антисептиков
- •9.5.2 Способы антисептирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 технология обработки сухих пиломатериалов
- •10.1 Структура основных операций
- •10.2 Оборудование для сортировки, торцовки и пакетирования сухих пиломатериалов
- •10.3 Устройства для автоматической оценки качества пиломатериалов по жесткости
- •10.4 Требования к формированию транспортных пакетов
- •10.5 Упаковывание пиломатериалов
- •10.5.1 Обвязочные средства
- •10.5.2 Уплотнение пакетов
- •10.5.3 Оберточные материалы
- •10.5.4 Оборудование для упаковывания пиломатериалов
- •10.5.5 Маркировка упакованной пилопродукции
- •10.6 Хранение пакетированных пиломатериалов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11
- •11.2 Структура потоков раскроя пиломатериалов на заготовки
- •11.3 Технологические процессы производства клееных заготовок
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 производство строганых пиломатериалов
- •12.1. Понятие строганных пиломатериалов
- •12.2. Схемы процессов получения строганых пиломатериалов
- •12.3. Оборудование для продольного строгания пиломатериалов
- •12.4. Качество строганой поверхности
- •12.5 Дефекты обработки при фрезеровании
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 метрологическое обеспечение технологического процесса производства пиломатериалов и заготовок
- •13.1. Контролируемые параметры
- •13.2 Средства измерения и регистрации
- •13.2.1 Автоматизированные средства регистрации размеров лесоматериалов
- •13.2.2 Средства автоматизированной оценки пороков древесины
- •13.3 Контроль шероховатости поверхности пилопродукции
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 4 переработка вторичного сырья на товарную продукцию
- •Глава 14 производство технологической щепы
- •14.1 Характеристика технологической щепы
- •14.2 Расчет мощности производства щепы
- •14.3 Технологические процессы производства щепы
- •14.4 Оборудование для измельчения отходов
- •14.4.1 Дисковые рубительные машины
- •14.4.2 Барабанные рубительные машины
- •14.5 Получение технологической щепы на агрегатном лесопильном оборудовании
- •14.6 Сортировка щепы
- •14.7 Измельчение крупной фракции щепы
- •14.8 Размещение оборудования для производства щепы
- •14.9 Хранение и погрузка щепы на подвижной состав
- •Глава 15 производство мелкой пилопродукции и топливных брикетов
- •1.5.1 Переработка горбылей на пилопродукцию
- •15.2 Производство топливных гранул
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Листок для заметок
- •Листок для заметок
4.7.5 Совмещенные поставы
Совмещенные поставы – это схемы раскроя определенной группы бревен на пиломатериалы спецификационной толщины. Условиями их применения и принципы расчета разработаны В.Р.Фергиным [25 ]. Обязательным здесь является предварительная обработка бревна на двух- или четырехкантный брус. При этом брус 1 шириной М центрируют по оси совмещенного постава (рис.4.29, вид со стороны нижнего торца) . При небольших размерах бруса в процессе пиления будет использована лишь часть внутренних пил 2 постава. Каждая крайняя доска 3 формируется одной пилой, ее внешняя пласть оказывается в просвете между
Рис.4.29 Принцип раскроя брусьев совмещенным поставом:
1 – распиливаемые брусья; 2 – пилы;
3 – крайние доски
пилами совмещенного постава. При переходе к обработке бруса больших размеров включается в работу следующая пара пил совмещенного постава и т. д. При распиловке сырья максимальных размеров будет задействован полный постав. Например, для распиловки сырья вразвал в диапазоне диаметров 13,0…32,9 см (10 четных диаметров бревен) можно использовать совмещенный постав - 25-25-25-40-40-25-25-25-, включающий 9 пил. Он обеспечивает возможность осуществления следующих схем раскроя при заданных толщинах досок 16; 22; 25; 40 мм:
1. 16-40-40-16
2. 22-40-40-22;
3. 16-25-40-40-25-16;
4. 22-25-40-40-25-22;
5. 16-25-25-40-40-25-25-16;
6. 22-25-25-40-40-25-25-22;
7. 16-25-25-25-40-40-25-25-25-16;
8. 22-25-25-25-40-40-25-25-25-22;
9. 25-25-25-25-40-40-25-25-25-25.
Для каждой i-й схемы раскроя следует рассчитать толщину бруса Мi . Ее можно определить по формуле
(4.34)
где Yрасп q - распиловочный размер q-й доски; Q- число выпиливаемых досок;t - толщина пилы; Ууш - уширение зубьев пилы на сторону при плющении или разводе.
Распиловочный размер каждой доски по толщине или ширине определяется по формуле
, (4.35)
где Yрасп - номиральный размер доски; уус- припуск на усушку; r - распиловочный припуск.
Распиловочные припуски линейных размеров сечений пиломатериалов вводят с целью уменьшения уровня дефектности досок в отношении снижения размеров их сечений за нижнюю границу допуска [p]. Для каждой доски должно выполняться ограничение
, (4.36)
где Ф - функция Лапласа;То -отрицательная часть поля допуска размера доски; S - суммарное среднее квадратичное отклонение размеров в партии сухих досок данного сечения.
Теоретически r можно определить, исходя из выражения (4.36). Так как z (аргумент функции Лапласа) равен (T0+r)/S, то
. (4.37)
Задавая [p], по статистическим таблицам определяют величину z (например, при [p] =1% z=2,33). Кроме того, для вычисления r необходимо знать величину S формируемой толщины доски.Её и величины усушки для досок каждого размера находят эксперементально-статическим методом.
Таким образом, по формуле (4.34) с учетом распиловочных припусков для каждой схемы раскроя можно рассчитать соответствующую ей ширину бруса. Затем для бревен определенной размерной группы следует выбрать такую схему раскроя и такую ширину бруса, при которых эффективность раскроя будет наибольшей.
Задачу выбора схемы раскроя ставят как оптимизационную. В качестве критерия оптимальности примают толщину бруса, что соответствует охвату Е диаметра бревна поставом (см.разд.4.5.11). Максимизация ширины подаваемого в распиловку бруса способствует повышению суммарного объема вырабатываемых пиломатериалов.
В рассматриваемом случае должны выполняться следующие ограничения: ширина крайней обрезной доски b должна быть не ниже минимальной по стандарту bmin; длина крайней обрезной доски l должна быть не ниже минимальной lmin (по стандарту или условиям базирования бруса);оптимальную схему раскроя следует выбирать из заданного набора схем для используемого совмещенного постава, которым соответствуют величины толщины брусьев М1, …, Мn.
Общая структура оптимизационной модели будет иметь вид:
(4.38)
i=1, …, n,
где D и d -диаметры бревна в нижнем и верхнем торцах; L-длина бревна.
Толщина бруса М ограничена как bmin, так и lmin, т.е. ; .
Учет последних ограничений позволяет представить структуру оптимизационной модели в более простом – в сравнении с (4.38) – виде:
;
. (4.39)
Из теории максимальных поставов (см.разд.4.4.3) имеем:
Отсюда:
(4.40)
(4.41)
где k - средний сбег бревна.
При расчете совмещенных поставов возникает задача определения границ зоны диаметров бревен, в которой используется та или иная схема раскроя, т.е. формируется брус постоянной толщины. Подставив в формулу (4.40) , получим нижние границы зон диаметров DH и dH , для которых выполняется ограничение по минимальной ширине обрезной доски:
(4.42) Ограничение по l учитывают путем подстановки в формулу (4.41) и решения получаемого при этом квадратного уравнения
(4.43)
Формулы для расчета верхних границ зон диаметров бревен Dв и dв можно получить путем подстановки в формулы (4.43) и (4.43) Мi+I вместо Мi.Границы зоны диаметров верхних торцов, применительно к которым используют i-ю схему раскроя и формирует брус шириной Мi выбирают из соотношения
(4.44)
Для совмещенного постава, рассмотренного выше, и предложенного для него возможной схемы раскроя произведем расчеты размеров брусьев и границ зон диаметров верхних торцов бревен, которые следует раскроить по определенной схеме.
В примере расчетов приняты следующие исходные условия: пиловочное сырье хвойных пород распиливают вразвал на лесопильной раме; для его распиловки используют пилы толщиной 2,2 мм, уширение зубьев пил на сторону – 0,9мм; расчетная длина распиливаемых бревен – 6,0 м; средний сбег - 1,0 см/м; номинальные размеры досок и допуски по толщине – по ГОСТ 24454-80; величины усушки досок до влажности 20…22% - по ГОСТ 6782.1-75; kус=0,3; bmin и lmin составляют 75 мм и 1 м соответственно - при толщине досок свыше 32 мм; [p] должно составлять не более 1% (z=2,33); суммарное среднее квадратичное отклонение размеров сечений сырых досок Sсыр=0,65 мм.
Результаты расчета совмещенных поставов -25-25-25-40-40-25-25-25- (выбранных для примера) приведены ниже:
Номер схемы раскроя |
Толщина бруса Мi, мм |
Зона диаметров бревен di см |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
128,3 140,5 189,1 201,4 250,0 262,2 310,8 323,0 329,3 |
12,3≤d1<13,1 13,1≤d2<16,9 16,9≤d3<18,0 18,0≤d4<22,2 22,2≤d5<23,3 23,3≤d6<27,7 27,7≤d7<28,8 28,8≤d8<29,4 29,4≤d9<32,9 |
Наибольшая зона диаметров бревен, раскраиваемых по одной схеме, составляет 4,4 см, что эквивалентно примерно двум четным диаметрам. Расчеты показывают: увеличение длины бревен на 1 м приводит к смещению границ зон диаметров в меньшую сторону на 1 см, а уменьшение длины бревен на 1 м – к смещению границ в большую сторону на 1 см. В условиях автоматизированного лесопильного производства целесообразно измерять d, D и L бревна, а определение оптимальной толщины бруса и выбор схемы раскроя производить по модели (4.39) с учетом выражений (4.40) и (4.41).