Уласовец В.Г. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) vadul@mail.ru

Увеличение выхода пиломатериалов

при распиловке бревен параллельно образующей

Increase in an output of saw-timbers

at sawing up of logs in parallel forming

При продольном раскрое противоположных боковых частей бревна (сегментов) параллельно сбегу (образующей) в средней части будет выпилена двухкантная клиновидная вырезка, т. е. средний клин, длина которого практически равна длине бревна, а ширина в вершинной части b_в равна

b_в . (1)

Толщина среднего клина в комлевой части Т_кл будет равна двойной величине смещения геометрического центра комлевого торца бревна относительно центра вершинного торца при распиловке сегмента [1] или

Т_кл = (D – d) = d(K – 1), (2)

где D и d - диаметр бревна соответственно в комлевом и вершинном торце; К - коэффициент сбега бревна; t - величина пропила.

Ширину среднего клина в комлевом торце В_кл бревна вычисляют по формуле

. (3)

Относительная ширина и толщина среднего клина в комлевой части бревен, имеющих различные коэффициенты сбега, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Коэффициент сбега бревна, К	Ширина, Bкл/d	Толщина, Ткл/d
1,1	1,0954	0,1
1,2	1,1832	0,2
1,3	1,2649	0,3
1,4	1,3416	0,4
1,5	1,4142	0,5

Из табл. 1 видно, что относительная толщина среднего клина при коэффициенте сбега К = 1,3 равна 0,3. Это обозначает следующее:

Т_кл/d = 0,3. (4)

Тогда для бревен с вершинным диаметром 50 см толщина среднего клина в комлевой части составит

Т_кл = 0,3 d = 150 мм,

аналогично ширина, будет равна

B_кл = 1,2649 d = 632,45 мм

Для бревен с вершинным диаметром 14 см при сбеге К = 1,3 толщина среднего клина в его комлевой части составит Т_кл = 0,3 d = 42 мм, а ширина будет равна B_кл = 1,2649 d = 177,09 мм.

Из данных таблицы 1 и выражений (2 и 3) видно, что толщина и ширина среднего клина в комлевом торце зависит от величины коэффициента сбега бревна, его вершинного диаметра и увеличивается с их ростом.

В табл. 2 представлены данные расчетов по выходу пилопродукции при распиловке хвойных бревен параллельно продольной оси (постава 1, 3, 5) и параллельно образующей (постава 2, 4, 6).

Составление поставов на распиловку бревен параллельно продольной оси и параллельно образующей велось с помощью известных графиков [2, 3].

Отметим, что при расчетах во всех поставах за форму бревна был принят усеченный параболоид.

В табл. 2 показаны размеры выпиливаемых досок и объемный выход хвойных (кроме лиственницы) обрезных пиломатериалов при их оптимальных ширинах и длинах, а также при ширинах и длинах, соответствующих требованиям ГОСТ 24454-80 "Пиломатериалы хвойных пород. Размеры".

Таблица 2

d = 18 см; сбег = 1 см/м; D = 22 см; L = 4 м; t = 2 мм; W = 20%
Постав 1 (распиловка параллельно продольной оси)
Количество	Толщина, мм	Ширина, мм		Длина, м			Выход пиломатериалов, %		Коэффициент сбега необрезных досок
		Оптимальная	По стандарту	Оптимальная	По стандарту		Оптимальных размеров	Стандартных размеров
2	44	154,23	150		4		41,89	40,74	1,237
2	32	85,43	75	3,65	3,75		15,39	13,89	1,424
И т о г о:							57,28	54,63
Постав 2 (распиловка параллельно образующей)
2	44	154,23	150		4		41,89	40,74	1,163
2	32	76,78	75		4		15,17	14,81	1,122
И т о г о:							56,06	55,55
6	25	из среднего клина				4		8,05
В с е г о:								63,6
d = 20 см; К = 1,2; D = 24 см; L = 5 м; t = 2 мм; W = 20%
Постав 3 (распиловка параллельно продольной оси)
2	44	177,2	175		5		40,68	40,18	1,211
2	25	136,2	125		5		17,77	16,31	1,301
2	19	86,4	75	4,24	4,25		7,27	6,32	1,579
И т о г о:							65,74	62,82
Постав 4 (распиловка параллельно образующей)
2	40	181,3	175		5		37,85	36,53	1,15
2	25	144,7	150		5		18,89	19,57	1,121
2	19	88,8	75		5		8,81	7,44	1,106
И т о г о:							65,55	63,54
7	25	из среднего клина						8,01
В с е г о:								71,55
d = 22 см; К = 1,2; D = 26,4 см; L = 5 м; t = 2 мм; W = 20%
Постав 5 (распиловка параллельно продольной оси)
2	44	214,6	200		5		40,72	37,95	1,209
2	32	147,9	150		5		20,42	20,7	1,294
2	19	95,3	100	4,26	4,25		6,66	6,96	1,6
И т о г о:							67,80	65,61
Постав 6 (распиловка параллельно образующей)
2	44	214,6	200		5		40,72	37,95	1,153
2	32	147,9	150		5		20,42	20,70	1,119
2	19	77,2	75		5		6,32	6,14	1,103
И т о г о:							67,46	64,79
7	22	из среднего клина						7,36
В с е г о:								72,15

Анализируя данные, полученные в сравниваемых способах раскроя, отметим, что при переходе от оптимальных размеров ширин досок к стандартным может наблюдаться небольшое изменение (увеличение или уменьшение) объемного выхода.

Объемный выход обрезных специфицированных пиломатериалов в основном поставе обоих способов распиловки отличается незначительно.

Структура поставов при распиловке бревен одинаковых размеров различными способами схожа, однако, толщина и ширина самой крайней доски постава, наружная пласть которой находится в параболической зоне, при распиловке параллельно продольной оси будут немного больше за счет использования сбеговой зоны бревна. Такая же доска, выпиленная параллельно сбегу, будет иметь несколько меньшую ширину и толщину, но будет равна длине бревна, поэтому предприятиям, вырабатывающим длинномерные обрезные пиломатериалы и заготовки, экономически выгодно вести распиловку бревен этим способом. Необрезные доски в поставах 1, 3, 5 имеют больший коэффициент сбега, чем аналогично расположенные в поставах 2, 4, 6, следовательно, при выпиловке обрезных досок в первом способе раскроя бревен кусковых отходов будет больше.

Как показали проведенные расчеты, дополнительный постав на продольную распиловку среднего клина перпендикулярно его пропиленным пластям позволяет получить до 8% (от объема бревна) обрезных клиновидных пиломатериалов. Это в конечном итоге повышает общий объемный выход обрезной пилопродукции, уменьшает объем кусковых отходов и способствует рациональному использованию сырьевых ресурсов, хотя несколько увеличивает трудозатраты.

Продольную распиловку среднего клина, выпиленного из бревен больших диаметров, предпочтительно вести перпендикулярно его пропиленным пластям, начиная с комлевой стороны. В этом случае будут получаться обрезные клиновидные пиломатериалы, из которых после сушки и фрезерования кромок можно склеивать щиты различного назначения. Раскрой среднего клина на обрезные клиновидные пиломатериалы можно производить как однопильными, так и многопильными круглопильными, ленточнопильными станками или тарными лесопильными рамами.

Средний клин, выпиленный из бревен мелких и средних диаметров, в необходимых случаях можно после сушки и фрезерования склеивать или соединять "вразнокомелицу" по пласти с последующей обрезкой (или фрезерованием кромки) на ширину клина в вершинном торце, а далее (при необходимости) склеивать по кромке в щиты.

Следует отметить, что полученный средний клин и сам по себе может являться заготовкой для некоторых деталей домостроения.

Проведенные исследования создают основу решения практических задач по рациональному раскрою бревен параллельно образующей на ленточнопильных и круглопильных станках.

Способ раскроя сырья оказывает значительное влияние на объемный выход пилопродукции, что необходимо учитывать в практике лесопиления при расчете баланса раскроя пиловочного сырья, а также при выборе основного бревнопильного оборудования и оборудования для утилизации кусковых отходов.

Библиографический список

1. Уласовец В.Г. Теоретическое обоснование раскроя боковой зоны пиловочника на пиломатериалы: дисс. … д-ра техн. наук /Уласовец Вадим Григорьевич. - Екатеринбург, 2005. - 325 с.

2. Уласовец В.Г. Технологические основы производства пиломатериалов: учеб. пособие для вузов / В.Г. Уласовец. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2002. - 510 с.

3. Уласовец В.Г. Расчет оптимальных размеров пиломатериалов, получаемых при раскрое бревен параллельно образующей / В.Г. Уласовец // Деревообраб. пром-сть. - 2005. - № 3. - С. 7 - 10.