3. Раскрой сырья

3.1. Раскрой круглых лесоматериалов на пилопродукцию

При переработке пиловочного сырья на пилопродукцию необходимо обеспечить его рациональное и комплексное использование, получая необходимую спецификационную продукцию. Это неотделимо от вопросов сохранения лесных богатств, бережного отношения к природе, трудовым и материальным ресурсам, повышения экономической эффективности производства.

3.1.1. Требования, предъявляемые к раскрою бревен, и теоретические основы раскроя сырья

Требования к раскрою бревен.

Рациональное использование пиловочного сырья за счёт получение наибольшего количественного, или объемного, выхода качественных пиломатериалов, удовлетворяющих требованиям спецификации. Невыполнение любого из этих требований влечет за собой снижение технико-экономических показателей работы предприятия.

1. Количественный, или объемный, выход пилопродукции () определяется как отношение объема полученных пиломатериалов (Q_пм) к объему распиленного сырья (Q_сыр), выраженное в %:

η = 100%

(3.1)

2. Качественный выход оценивается в зависимости от породы пиломатериалов, их назначения, размеров, сорта и стоимости, которая может колебаться в значительных пределах. Учитывая это, для оценки качественного состава пиломатериалов введены ценностные коэффициенты (К) для каждой группы.

Средний ценностный коэффициент (K_ср) определяется по формуле

,

(3.2)

где К₁, К₂,…, К_n – ценностные коэффициенты определенных групп пиломатериалов; Q₁, Q₂,…, Q_n – объемы пиломатериалов определенной группы качества.η

3. Спецификационный выход (_сп) определяется как отношение объема пиломатериалов, удовлетворяющих требованиям спецификации (Q_сп), к общему объему полученных пиломатериалов (Q_пм):

.

(3.3)

Надо стремиться, чтобы это отношение приближалось к 1.

Теоретические основы раскроя сырья

Для наибольшей эффективности раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы необходимо правильно и рационально планировать раскрой каждой размерной группы бревен в зависимости от их породы и назначения получаемых пиломатериалов. Планирование раскроя бревен осуществляется путем составления технического плана (схемы) раскроя для каждого диаметра бревен с целью получения из них спецификационных пиломатериалов. Этот технический план (схема) раскроя бревен называется поставом. Иногда поставом называют группу пил, установленных в многопильных станках (постав пил).

При планировании раскроя сырья необходимо исходить из результатов теоретических исследований, которые называются теорией максимальных поставов. Эти исследования направлены на разработку научно обоснованной системы выбора и составления оптимальных поставов в зависимости от породы и размерно-качественной характеристики бревен с учетом назначения пилопродукции и применяемого технологического оборудования. Основоположниками теории максимальных поставов были проф. Фельдман X.Л и проф. Шапиро Д.Ф. Большой вклад в развитие этой теории раскроя внесли ученые Песоцкий А.Н., Власов Г.Д., Аксенов В.А., Залгалер B.А., Ветшева В.Ф. и др.

Обобщил предыдущие исследования и дал общие решения проф. Батин H.А.

При проведении теоретических исследований принималось следующее:

1–бревно является усеченным параболоидом вращения;

2–продольные сечения бревна плоскостями, параллельными его оси, т.е. пропилы, дают параболы с теми же параметрами;

3–бревно условно делится на пифагорическую (цилиндрическую) и параболическую (сбеговую) зоны;

4–из необрезных досок обрезные максимального объема получаются путем обрезки и торцовки, т.е. вписыванием в параболу прямоугольника максимальной площади.

В результате теоретических исследований были установлены следующие положения. Прямоугольник, который наиболее полно занимает торец бревна (круг), является квадратом со стороной a=0,707 d.

За квадратом в оставшиеся зоны торца бревна следует вписать прямоугольники максимальной площади. Однако брус квадратного сечения не всегда удовлетворяет требованиям спецификации. В результате исследований было установлено, что при переходе на спецификационные размеры объемный выход практически не изменится, если толщину бруса (a_бр) принимать в пределах

.

(3.4)

Для получения максимального объемного выхода пилопродукции при раскрое бревна необходимо наиболее полно использовать не только вершинный торец бревна, но и его сбеговую зону. При этом размеры обрезных досок максимального объема определяют по разным формулам в зависимости от их места расположения: в пифагорической зоне (цилиндрической), в параболической зоне (сбеговой).

Пифагорическая зона бревна E_кр – это зона, в пределах которой обрезные доски максимального объема получаются из необрезных без укорачивания последних. Ширина пифагорической зоны (E_кр) определяется по формуле

,

(3.5)

где E – расход ширины постава.

В пифагорической зоне (E E_кр) оптимальные размеры обрезных досок – длина (l₀) равна длине бревна (L) l₀ = L, ширина (b₀) определяется в вершинном торце бревна по формуле

.

(3.6)

В параболической зоне (E E_кр) оптимальная ширина досок (b₀) определяется по формуле

(3.7)

и оптимальная длина (l₀) – по формуле

.

(3.8)

При раскрое необрезной доски, ограниченной полной параболой (рис. 3.1), оптимальные размеры обрезной доски определяются по формулам

		(3.9)
		(3.10)

Рис. 3.1. Раскрой необрезных досок, расположенных:

а – в пифагорической зоне, б – в параболической зоне, в – доска ограничена полной параболой

где: l=L – длина необрезной доски, равная длине бревна; Z – длина доски ограниченной полной параболой; B – ширина доски в комле, b₀; l₀ оптимальные размеры ширины и длины обрезной доски максимальной площади F_max.

Результаты теоретических исследований приняты за основу при составлении и расчете максимальных и оптимальных поставов. Постав, обеспечивающий наибольший объемный выход обрезных досок максимальных размеров, называется максимальным, а постав, обеспечивающий наибольший выход пиломатериалов заданной спецификации, – оптимальным.

На основе проведенных исследований проф. Батиным Н.А. были разработаны таблицы (табл. 3.1) и практические графики (рис. 3.4) для составления оптимальных поставов.