Зависимость  объемного  выхода обрезных

пиломатериалов от способа распиловки бревен

 

Уласовец  В.Г.  (УГЛТУ. г. Екатеринбург, РФ)

 

     The influence of the ways of log-sawing the volume outcome of edged boards was examined in this paper.

 

     В практике лесопиления основным способом является распиловка бревен параллельно их продольной оси. Применение ленточнопильных и круглопильных станков позволяет вести распиловку бревен параллельно образующей, т.е. по сбегу. При одинаковом расположении относительно вершинного торца бревна необрезные доски одинаковых толщин, выпиленные различными способами, будут иметь различную форму и объем. При этом выход из них обрезных прямоугольных пиломатериалов будет также различным.

     Если исследуемая необрезная доска и получаемая из нее прямоугольная обрезная имеют одинаковую толщину и длину, то сравнение объемов можно вести по отношению их ширин        

                                                   .                                              (1)    

где    - объемный выход обрезной доски из необрезной, %;

         b_o    - ширина обрезной прямоугольной доски;

         b_н.о. - средняя ширина исходной необрезной доски.   

     Исследуем зависимость изменения объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных от способов распиловки бревен параллельно продольной оси и параллельно образующей.

       В общем виде ширину обрезной прямоугольной доски b_o для обоих способов распиловки рассчитывают по формуле

                                                ,                                 (2)      

где    r   - радиус бревна в вершине;

         e_вн.в.- расстояние от центра вершинного торца бревна до внутренней пласти исследуемой доски;

         N  = (а + у_а)/2r - толщина выпиливаемой доски с припуском на усушку в долях вершинного диаметра бревна.

     Среднюю ширину исходной необрезной доски при распиловке параллельно продольной оси бревна (первый способ) вычислим по следующим формулам:

     - для бревен с формой ствола в виде усеченного параболоида                

                               ,                          (3)          

     - для бревен с формой ствола в виде усеченного конуса 

                               ,                           (4)    

где     К  –  коэффициент сбега бревна.

     Сделаем некоторые выводы об объемном  выходе обрезных пиломатериалов из необрезных, полученных в первом способе распиловки:

     - при постоянном е_вн.в./r с увеличением толщины необрезной доски уменьшается ширина обрезной и увеличивается объем реек, поэтому объемный выход обрезных пиломатериалов уменьшается. Например, при е_вн.в /r = 0,45 и коэффициенте сбега бревна К = 1,15 с изменением толщины доски от 0,05d до 0,2d объемный выход исследуемых досок, выпиленных из бревен с формой ствола усеченный параболоид, снизится от 87,5 до 61,3%, а соответствующий объемный выход   обрезных досок при форме ствола бревна - усеченный конус, снизится от 87,8 до 61,5%;

     - с увеличением е_вн.в /r увеличивается коэффициент сбега необрезной доски   и увеличивается объем реек при обрезке, поэтому объемный выход обрезных пиломатериалов уменьшается.  Например,  при  распиловке  бревна  с  коэффициентом сбега К = 1,3 на доски толщиной 0,15d при изменении величины                е_вн.в /r = 0,05 до е_вн.в /r = 0,45 коэффициенты сбега необрезных досок изменяются  соответственно от К_д.1 = 1,304 до К_д.1 = 1,397, при этом объемный выход (усеченный  параболоид) снизится от 82,0 до 66,6%, а объемный выход  (усеченный конус) снизится от 82,7 до 67,4%; 

     - с увеличением коэффициента сбега исходного бревна увеличивается коэффициент сбега необрезной доски, а объемный выход обрезных пиломатериалов уменьшается. Например, при выпиливании необрезных досок толщиной 0,25d  при  е_вн.в /r = 0,25 с увеличением коэффициентов сбега бревен от К = 1,05 до     К = 1,45 коэффициенты сбега соответствующих необрезных досок изменяются от  К_д.1 = 1,058 до К_д.1 = 1,511, а объемный выход обрезных пиломатериалов (усеченный параболоид) снижается от 73,8 до 58,0%; объемный выход  (усеченный конус) снижается от 73,9 до 59,1%;

     - с увеличением диаметра бревна в вершине уменьшается величина отношения к нему толщины доски и уменьшается относительный объем реек, поэтому выход обрезных пиломатериалов увеличивается. Например, при выпиливании досок толщиной 32 мм при  е_вн.в /r = 0,3 из бревен с коэффициентом сбега           К = 1,35  при  изменении  диаметров  бревен  от  20  до  50 см  величина  отношения толщины доски к диаметру бревна изменяется от 0,16 до 0,064, а исследуемый объемный выход обрезных пиломатериалов соответственно увеличивается от 71,6 до 79,9%; объемный выход обрезных пиломатериалов увеличивается от 72,6 до 80,9%.

     Среднюю ширину необрезной доски при распиловке параллельно образующей бревна (второй способ) вычисляют по следующим формулам:

     - для бревен с формой ствола в виде усеченного параболоида 

                     ,                (5)                   

     - для бревен с формой ствола в виде усеченного конуса      

                           ,                       (6)   

или                  .                  (7)   

     Сделаем некоторые выводы об объемном выходе обрезных пиломатериалов из необрезных, полученных во втором способе распиловки: 

     - при постоянном расстоянии от центра вершинного торца бревна до       внутренней пласти выпиливаемой  доски  с  увеличением толщины необрезной доски уменьшается ширина обрезной и необрезной, увеличивается объем реек,       а объемный выход обрезных пиломатериалов уменьшается. Например, при            е_вн.в /r = 0,45 и коэффициенте сбега бревна К = 1,15 с изменением толщины доски от 0,05d  до 0,2d объемный выход обрезных досок  (форма ствола бревна – усеченный параболоид) снизится от 91,8 до 66,3%, а (форма ствола бревна – усеченный конус) снизится от 91,9 до 66,4%;  

     - с увеличением е_вн.в/r уменьшается коэффициент сбега необрезной доски,  уменьшаются ее ширина и объем, а также ширина и объем обрезной доски, уменьшается объемный выход обрезных пиломатериалов. Например, при  распиловке бревна с коэффициентом сбега К = 1,3 на доски толщиной 0,15d  при  изменении величины е_вн.в /r = 0,05 до е_вн.в /r = 0,45 коэффициенты сбега необрезных  досок  изменяются от К_д.2 = 1,238  до К_д.2 = 1,18, а объемный  выход  обрезных  пиломатериалов  (усеченный  параболоид) снизится от 85,0 до 75,5%, объемный выход обрезных пиломатериалов (усеченный конус) снизится от 85,5 до 75,9%;  

     - с увеличением коэффициента сбега исходного бревна увеличивается коэффициент сбега необрезной доски, а объемный выход обрезных пиломатериалов  уменьшается. Например, при выпиливании необрезных досок толщиной 0,25d при  е_вн.в /r = 0,25  с увеличением коэффициентов сбега бревен от К = 1,05 до    К = 1,45 коэффициенты сбега соответствующих необрезных досок изменяются от К_д.2 = 1,036 до К_д.2 = 1,286, а объемный выход обрезных пиломатериалов , выработанных из них, снижается от 75,12 до 66,3%, соответственно объемный выход пиломатериалов   снижается от 75,13 до 67,0%; 

     - с увеличением диаметра бревна уменьшается величина отношения толщины доски к диаметру бревна в вершине и уменьшается относительный объем реек, поэтому выход обрезных пиломатериалов увеличивается. Например, при выпиливании досок толщиной  32 мм  при  е_вн.в /r = 0,3 из бревен с коэффициентом сбега К = 1,35 при изменении диаметров бревен от 20 до 50 см объемный выход обрезных пиломатериалов увеличивается от 78,8 до 85,9%, соответственно объемный выход увеличивается от 79,4 до 86,6%.  

     Отметим, что так же, как и при распиловке бревна параллельно продольной оси, во втором способе распиловки объемный выход обрезных пиломатериалов из необрезных, полученных при раскрое бревен с формой ствола усеченный конус, несколько выше, чем при раскрое бревен, имеющих форму ствола – усеченный параболоид. Это можно объяснить несколько большим объемом сбеговой зоны необрезных досок, выпиленных из бревен с формой ствола усеченный параболоид, который при выработке обрезных пиломатериалов переходит в рейки.

     Следует отметить, что во втором способе при распиловке бревен с большим коэффициентом сбега на доски толщиной не более 0,1d, с увеличением е_вн.в /r наблюдается повышение объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных. Например, в случае распиловки бревна, имеющего форму ствола в виде усеченного параболоида, с коэффициентом сбега К = 1,5 на доски толщиной 0,05d при значениях  е_вн.в = 0,  е_вн.в /r = 0,1, е_вн.в /r = 0,2, е_вн.в /r = 0,3 величина объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных будет соответственно принимать значения 80,72, 81,52, 82,11, 82,48%, достигая максимума при е_вн.в /r = 0,38…0,387 соответственно  -  82,59%.  

     У бревен с формой ствола в виде усеченного конуса для указанных выше условий величина объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных будет соответственно принимать значения 81,99, 82,73, 83,27,  83,58%, достигая максимума при е_вн.в /r = 0,36…0,37 соответственно -  83,64%. 

     Относительную разность объемного выхода обрезных пиломатериалов из соответствующих необрезных, полученных в обоих способах распиловки вычисляют по формуле 

                                                 .                                            (8)  

где    V_o.2 - объем обрезной доски во втором способе распиловки бревна;          

         V_o.1  - объем обрезной доски в первом способе распиловки бревна.   

     При распиловке бревен сравниваемыми способами относительная разность объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных может составлять значительную величину. Например, при распиловке бревна с коэффициентом сбега К = 1,25 на доски толщиной  0,1d при изменении расстояния от центра вершинного торца бревна до внутренней пласти доски е_вн.в /r = 0…0,6 относительная разность объемного выхода обрезных пиломатериалов из необрезных изменяется: для бревен с формой ствола усеченный параболоид – от 1,7 до 15,9%; для бревен с формой ствола усеченный конус  – от 1,6 до 15,1%.

     Проведенные исследования указывают на то, что предприятиям, вырабатывающим длинномерные обрезные пиломатериалы, заготовки и детали, экономически выгодно вести распиловку бревен параллельно образующей.