Способ раскроя бревна на пиломатериалы

 

Использование: в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: припуск на усушку доски устанавливают в зависимости от расстояния каждой доски от продольной оси бревна или бруса. Формула расчета величины припуска при распиловке бревна и бруса на доски приведена в тексте описания. 2 табл.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, преимущественно к лесопилению при раскрое бревен и брусьев на пиломатериалы на лесопильных рамах, ленточнопильных и круглопильных станках, фрезерно-пильных агрегатных линиях.

Известен ряд способов раскроя сырья на пиломатериалы, предусматривающие повышение качества продукции лесопиления и максимальное использование древесного сырья за счет рационального подбора номинальных размеров выпиливаемых материалов и их расположения в поставе (схеме раскроя) в зависимости от диаметра распиливаемого бревна и назначения пилопродукции (Шведский патент N 220580, кл. В 27 М 3/08; Швейцарский патент N 645, кл. В 27 В 1/00; Французский патент N 8012021, кл. В 27 В 1/00; патент ФРГ N 2947611, кл. В 27 В 3/00; Ю.Р.Бокшанин "Обработка и применение древесины лиственницы" М. Лесная промышленность, 1973, с. 82-102; В.Ф.Ветшева "Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы", М. Лесная промышленность, 1976). В известных способах выработки пилопродукции расчет и планирование схемы раскроя производят с учетом припуска на усушку древесины.

Недостаток известных способов заключается в том, что припуск на усушку древесины не корректируют в зависимости от расстояния каждой доски относительно оси бревна, чем приводит к увеличению величины разнотолщинности досок при конечной влажности во всей партии пиломатериалов.

Известен развальный и брусоразвальный способ раскроя пиловочного сырья на пиломатериал, предусматривающий при планировании и выполнении раскроя с целью обеспечения оптимального объемного выхода пиломатериалов, высокого качества пилопродукции, выработки пиломатериалов в соответствии с заданной спецификацией производить расчет схемы раскроя (поставов) с учетом номинального размера пиломатериалов, величины припуска на усушку древесины, толщины пил и величины уширения зубьев пил на сторону. (Справочник по лесопилению. Под редакцией С.М.Хасдана. М. Лесная промышленность, 1980, с. 85-127).

Недостатком известного способа заключается в том, что при расчете схем раскроя, а следовательно, и при выборе величины размерной настройки величину припуска на усушку древесины досок по направлению замеряемого параметра (толщины досок) принимают для данных условий распиловок постоянной для соответствующих номинальных толщин досок независимо от фактического положения выпиливаемой доски относительно оси бревна. Вследствие этого доски одной и той же номинальной толщины, выпиленные из бревна или бруса из зон с различным расстоянием от его оси, будут иметь при требуемой конечной влажности различную фактическую толщину, несмотря на то, что в процессе распиловки они имели одинаковую толщину.

Целью изобретения является повышение качества пиломатериалов путем снижения разнотолщинности досок за счет назначения величины припуска на усушку по толщине в зависимости от положения доски относительно оси бревна. Сопутствующим положительным эффектом является повышение процента полезного выхода пиломатериалов за счет того, что при назначении припуска на усушку по предлагаемому способу абсолютное значение припуска на усушку по толщине доски снижается по мере удаления доски от оси бревна к периферии.

Поставленная цель достигается тем, что в способе раскроя бревна на пиломатериалы, включающий операции, приемы и параметры режима по определению породы древесины, замеры диаметра бревна, установлению начальной и требуемой конечной влажности пиломатериала, назначению схемы раскроя, выбора требуемого припуска на усушку в зависимости от номинального размера доски, распиловки сырья и сушки досок, измеряют расстояние между центром каждой доски и осью бревна в принятой схеме раскроя, оценивают положение каждой доски в относительной величине, равной отношению замеренного расстояния к радиусу бревна, определяют коэффициент, равный величине отношения высоты распиливаемого бруса к диаметру бревна, рассчитывают коэффициент, равный отношению величины припуска для тангенциальной усушки к величине радиальной усушки для данной породы древесины и для соответствующих значений начальной и требуемой конечной влажности досок и рассчитывают, а затем назначают величину припуска на усушку для каждой доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна в принятой схеме раскроя по формуле.

При раскрое бревна на доски величина припуска по толщине П_i= 10^-2T_HiJq-0,636(q-1)arctg .

При раскрое бруса на доски величина припуска по толщине П_i= 10^-2T_HiJq-0,636(q-1)arctg , где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя, П_i величина припуска по толщине на усушку для i-ой доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна, мм, Т_нi номинальная толщина доски, мм, J_WT припуск на усушку в тангенциальном направлении, J_WR припуск на усушку в радиальном направлении, q коэффициент устанавливающий соотношение тангенциальной и радиальной усушки древесины, K_i коэффициент, учитывающий положение i-ой доски относительно расстояния от оси бревна до середины толщины доски к радиусу бревна, С коэффициент, равный отношению высоты бруса к диаметру бревна.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что представленный способ отличается тем, что величину припуска по толщине рассчитывают по приведенным формулам и тем самым изменяют припуск в зависимости от положения доски относительно оси бревна. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа. Исследования и расчеты по предложенным формулам показывают, что величина припуска на усушку древесины по толщине доски значительно уменьшается по мере удаления доски от центра к периферии бревна. Следовательно, назначая каждой доске требуемую фактическую величину припуска на усушку, доски во всей партии после их сушки будут иметь меньшую разнотолщинность. Назначение каждой доске рассчитанную величину припуска позволяет увеличить процент полезного выхода пиломатериалов. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия", дающий положительный эффект.

П р и м е р (конкретное выполнение). Распиливается древесина лиственницы на лесопильной раме. Начальная влажность выше 30% диаметр распиливаемого бревна D 40 см, сбег 1,5 см/м, длина бревна L 5 м, ширина пропила 4 мм, требуемая конечная влажность досок 20-22% Принятый постав (схема раскроя):
Величина припуска на усушку для размеров досок в тангенциальном направлении J_WT 4% в радиальном направлении J_WR 2,4% Рассчитывают коэффициент q 1,67 Значение K_i для каждой доски определяется по формуле
K_i= , где A_i расстояние от середины доски по ее толщине до оси бревна.

С учетом номинальной толщины досок, припуска на усушку предшествующих досок, ширины пропила.

D_cp средний диаметр бревна на середине длины бревна
D_cp 10(D + 0,51,5 L). Значение коэффициента (С) для принятых в примере условий равен
C 0,59 0,6, где Н высота бруса с учетом припуска на усушку.

Результаты расчета величины припуска приведены в табл. 1.

Анализ табл. 1 показывает, что в базовом варианте толщина доски при раскрое бревна завышена в среднем на 0,423 мм и при раскрое бруса завышена в среднем на 0,39 мм.

Для оценки качественных показателей процесса выработки пиломатериалов рассчитаны отдельно среднеквадратическое отклонение величины усушки древесины и суммарная величина среднеквадратичного отклонения разнотолщинности досок, учитывающая и процесс пиления и процесс сушки. Возможность появления технического брака при производстве пиломатериалов по ГОСТ 8486-86 оценивалась по уравнению Лапласа, используемого в теории вероятности. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Анализ табл. 2 показывает, что использование предлагаемого способа позволит значительно повысить качество распиловки. Средневзвешенный процент повышения выхода кондиционных пиломатериалов равен 2,5% Кроме того повышается несколько сортность пиломатериалов из-за уменьшения влияния такого показателя как обзол. Снизятся расходы электроэнергии и трудозатраты при последующих технологических операциях обработки досок на продольно-фрезерных станках.

Формула изобретения

СПОСОБ РАСКРОЯ БРЕВНА НА ПИЛОМАТЕРИАЛЫ, включающий определение породы, замер диаметра бревна, распиловку бревна на брус и доски, установление начальной и конечной влажности, определение припуска на усушку в зависимости от номинального размера доски и их сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пиломатериалов путем снижения разнотолщинности, припуск по толщине на усушку определяют при раскрое бревна на доски по формуле

при раскрое бруса на доски по формуле

где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя;
П_i величина припуска по толщине на усушку для i-й доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна, мм;
T_нi номинальная толщина доски, мм;
J_wT припуск на усушку в тангенциальном направлении,
J_wr припуск на усушку в радиальном направлении,
коэффициент, устанавливающий соотношение тангенциальной и радиальной усушки древесины;
K_i коэффициент, учитывающий положение i-й доски относительно оси бревна, равный отношению расстояния от оси бревна до середины тощины доски к радиусу бревна;
C коэффициент, равный отношению высоты бруса к диаметру бревна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2