НАПРАВЛЕНИЯ
РАЦИОНАЛЬНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
ДРЕВЕСИНЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ КЛЕЕНЫХ БРУСЬЕВ
Рапинчук Д.Л., Шетько С.В., Янушкевич А.А.
(БГТУ, г.Минск, РБ)
rapinchuk@mail.ru
Directions of rational processing of wood in
manufacture of glued bars
В Республике Беларусь принята и успешно выполняется
Государственная программа возрождения и развития села на 2005-2010 гг. Результатом
выполнения этой программы явится создание и обустройство около 1500 агрогородков,
строительство более 50 тыс. домов (квартир) [1].
Естественно, для решения этой задачи потребуются
значительные инвестиции на приобретение конструкционных, теплоизоляционных,
гидроизоляционных и др. материалов на выполнение строительно-монтажных работ.
С целью снижения капитальных затрат строительство
жилья следует вести с использованием местного сырья и материалов, а также
широко применять индустриальный подход в домостроении.
В Беларуси одним из распространенных конструкционных
материалов в сельском домостроении является древесина, т.к. деревянный дом
создает для человека экологически безопасную «среду обитания».
Беларусь является лесной державой – около 45 %
территории республики занимают леса. Объем производства пиломатериалов составляет
около 2,5 млн. м3 в год. Однако это не полностью удовлетворяет
потребность в пиломатериалах для производства мебели, столярно-строительных
изделий и других целей.
Для решения проблемы
удовлетворения потребности страны в пиломатериалах без увеличения объема
лесозаготовок необходимо создавать ресурсосберегающие технологии,
обеспечивающие рациональную переработку древесного сырья.
В Белорусском государственном технологическом
университете выполнен ряд исследований по совершенствованию технологии переработки
пиловочного сырья, результаты которых приводятся ниже.
Первой и основополагающей операцией в производстве
пиломатериалов на многопильном оборудовании является сортирование бревен.
Переход от сортирования
бревен по четным диаметрам к распределению их по схемам распиловки позволяет
обеспечить наибольший выход пиломатериалов целевого назначения при уменьшении
количества сортировочных групп бревен и объемов операционного запаса сырья. Это в свою очередь позволит
сэкономить трудо- и энергоресурсы, снизить объем «замороженных» оборотных
средств [2,3,4].
Для осуществления сортировки бревен по поставам
создан автоматизированный измерительный комплекс для круглых лесоматериалов,
который включает измеритель и ПЭВМ [5].
Измеритель состоит из двух линейных видеокамер с
помещенными в центре объективов точечными источниками света и двух панелей с
нанесенным на них световозвращающим покрытием. Все это смонтировано на каркасе.
Линейные видеокамеры сфокусированы на противоположные им панели со
светоотражающим покрытием. Световые лучи от точечного источника света попадают
на световозвращающее покрытие и возвращается назад в объектив, если измеряемый
объект их не перекрывает. В основу принципа измерения
положено фиксирование линейными видеокамерами двух теней объекта на
световозвращающих покрытиях в сходящихся лучах и расчет с помощью ПЭВМ диаметра
и объема бревна, а также особенностей его формы (сбег, закомелистость и т.п.).
Информация о каждом бревне отображается на экране ПЭВМ и передается в модуль
управления сортировочным устройством. Измеритель позволяет измерять бревна
диаметром 6 –
Разработанное программное обеспечение позволяет
определять объем бревен без учета коры с погрешностью не более 3%, что подтверждено
опытными работами, проведенными в производственных условиях.
Разработанный измерительный комплекс с
соответствующим программным обеспечением может использоваться как для обмера и
учета пиловочного сырья, так и в качестве управляющего модуля на сортировочных
установках для бревен и на бревнопильном оборудовании для оптимизации раскроя.
Кроме этого, он может применяться в составе раскряжевочной линии для раскроя
хлыстов. В последнем случае обеспечивается раскрой хлыстов с учетом их
индивидуальных особенностей на такие пиловочные бревна, распиловка которых
обеспечит наибольший объемный выход пиломатериалов
целевого назначения [6].
К пиломатериалам целевого назначения относят доски и
заготовки радиальной распиловки, которые отличаются повышенной формоустойчивостью
и применяются в производстве клееных брусьев для домостроения.
Клееный брус имеет ряд преимуществ по сравнению с
массивными древесными материалами. Он изготавливается из высушенной древесины,
менее подвержен неблагоприятным воздействиям (гниению, растрескиванию,
поражению насекомыми и т.п.). Клееный брус обладает повышенной
формоустойчивостью. Это способствует улучшению его эксплуатационных свойств при различных атмосферных условиях.
Радиальные пиломатериалы получают при распиловке
бревен развально-сегментным способом, при котором их выпиливают из центральной
зоны и из двух брусьев, полученных из сегментной зоны.
Проведенные теоретические исследования [7, 8, 9]
позволяют определить зоны радиальности и степень использования поперечного
сечения при выпиловке радиальных досок. На основании их результатов построена
номограмма для составления схем раскроя на радиальные пиломатериалы заданных
размеров, которые используются в производстве клееных брусьев [9].
Результаты исследований легли в основу разработки
программного обеспечения для компьютерного моделирования раскроя бревен на
радиальные пиломатериалы. С использованием созданного программного обеспечения
выполнены проектирование и анализ схем раскроя бревен
различных диаметров на радиальные пиломатериалы по спецификации для
клееных брусьев.
Таким образом, в результате выполненных исследований
разработана ресурсосберегающая технология раскроя бревен на заготовки для
производства клееных брусьев, которая включает:
- сканирование и раскряжевку хлыстов с учетом их
индивидуальных особенностей на пиловочные бревна, распиловка которых обеспечит наибольший объемный выход пиломатериалов целевого назначения
(в т.ч. для клееного бруса);
- сортирование бревен и их распиловку по оптимальным схемам на радиальные пиломатериалы по спецификации
для клееных брусьев.
Технологический процесс переработки сырья построен
следующим образом. В случае поставки сырья в виде хлыстов технология начинается
с раскряжевки их на бревна после сканирования с применением разработанного
измерительного комплекса.
Информация об индивидуальных особенностях хлыста
поступает в компьютер, который имеет сведения о спецификации подлежащих
выпиловке радиальных досок для клееных брусьев. После обработки информации по
разработанной программе ПЭВМ выдает команду на раскряжевку хлыстов на бревна,
из которых возможно выпилить наибольшее количество требуемых пиломатериалов.
Сортировка бревен ведется по схемам распиловки с
учетом индивидуальных особенностей и спецификации требуемых пиломатериалов. В
компьютере имеется составленная заранее система схем распиловки бревен,
обеспечивающая наибольший средневзвешенный объемный
выход досок по заданной спецификации. Информация об очередном бревне из
измерительного устройства поступает в компьютер. Затем ведется виртуальный
раскрой этого бревна по имеющимся схемам и выбирается та схема, которая
обеспечивает наибольший выход требуемых досок. Бревно сбрасывается в
лесонакопитель, соответствующий выбранной схеме. В
дальнейшем рассортированные бревна поступают на распиловку по соответствующим
оптимальным поставам.
Распиловка пиловочного сырья по оптимальным схемам
способствует сбережению лесных ресурсов – национального богатства Беларуси.
Литература:
1. Рапинчук, Д.Л. Направления снижения себестоимости
материалов для деревянного домостроения / Д.Л. Рапинчук // Архитектура и
строительные науки. – Минск: БААРХ, 2007. – №1(7). – С. 45-47.
2. Калитеевский, Р.Е. Технология лесопиления / Р.Е.
Калитеевский. – М.: Лесная пром-сть, 1986. – 264 с.
3. Шетько, С.В. Разработка ресурсосберегающей
технологии сортировки и раскроя круглых лесоматериалов на пилопродукцию
целевого назначения: дис. … канд. техн. наук: 05.21.05. /
С.В. Шетько. – Минск, 2003. – 128 с.
4. Янушкевич, А.А. Ресурсосберегающая технология
сортировки бревен /
А.А. Янушкевич, С.В. Шетько //
Деревообрабатывающая промышленность. – 2005. – №4. – С. 7-8.
5. Устройство для измерения диаметров круглых
лесоматериалов: пат. 7986 Респ. Беларусь,
С1 2006.04.30 / А.А. Янушкевич, С.В. Шетько, В.Г. Дмитриевич; заявитель Бел. гос. технолог. ун-т. – № а
20030492.
6. Янушкевич, А.А.
Моделирование раскроя хлыстов на пиловочные бревна / А.А.Янушкевич, С.В. Шетько
// Труды БГТУ. – Сер. II, Лесная и деревообрабатывающая
пром-сть.
– Минск: БГТУ, 1998. – Вып. VI. – С. 99-102.
7. Батин, Н.А. К составлению поставов на выпиловку
радиальных пиломатериалов / Н.А. Батин, А.А. Янушкевич // Механическая
технология древесины: респ. межвед. сб. – Минск, 1971. – Вып. 1. – С. 3-5.
8. Янушкевич, А.А. Раскрой бревен на радиальные
пиломатериалы / А.А.Янушкевич, С.В. Шетько // Труды БГТУ. – Сер. II, Лесная и деревообрабатывающая пром-сть. – Минск: БГТУ, 1998. – Вып.
VI. – С. 94-99.
9. Янушкевич, А.А. Обоснование
способа распиловки бревен на пиломатериалы для клееных брусьев / А.А.Янушкевич,
Д.Л. Рапинчук // Труды БГТУ. – Сер. II, Лесная и
деревообрабатывающая пром-сть. – Минск: БГТУ, 2007. – Вып. VI. –
С. 162-164.