Белозеров И.Л., Дорошенко В.А., Кибякова С.И., Кибяков А.П. Технологический расчёт лесопильных потоков

Подождите немного. Документ загружается.

cт

рст

bbb

aat

Рис. 3.3. Последовательность расчета обзола

3.6.4. Графический метод расчета поставов

по развальному способу

Особенностью развального способа является то, что распиловка осущест-

вляется за один проход, каждая установленная лесопильная рама является эф-

фективной. При расчете поставов выделяют две зоны: в пифагорической зоне

длина доски принимается равной длине бревна, а ширина доски определяется

по процедуре, приведенной на рис. 3.2, а; в параболической зоне по принятой

ширине доски определяется длина в соответствии с рис. 3.2, б.

Расчет ведется от центра постава к периферии. Объем бревна определяет-

ся по заданным диаметру бревна в вершине и длине (прил. 3). Расход ширины

постава в зависимости от породы выбирается из прил. 6…8. Образец заполне-

ния ведомости расчета поставов приведен в прил. 5.

После окончания расчета постава определяется объемный выход пилома-

териалов по формуле (3.3).

3.6.5. Расчет поставов по брусово-развальному способу

Расчет поставов по развальному и брусово-развальному способам графи-

ческим методом не имеет существенной разницы. В первом проходе получен-

ный в центре постава двухкантный брус не подвергается обрезке: он рассмат-

ривается как полуфабрикат, продукция из него будет учтена во втором проходе,

куда брус и направляется от рамы первого ряда. При этом в столбцах 6, 8, 9

ставятся прочерки. Длина бруса принимается равной длине бревна, т.е. в столб-

це 7 указывается заданная длина пиловочника. Во втором проходе брусово-

развального способа раскроя ширина обрезных пиломатериалов принимается

равной высоте бруса, если расстояние от центра не выходит за пределы поло-

вины ширины пласти двухкантного бруса.

Пример расчета постава по брусово-развальному способу приведен в

прил. 5. Как и при развальном способе, размеры пиломатериалов во всех случа-

ях, кроме оговоренных выше, определяются по аналогии с развальным спосо-

бом в соответствии с процедурой, указанной на рис. 3.2.

3.6.6. Расчет поставов на необрезные пиломатериалы

С учетом особенностей определения размеров необрезных пиломатериа-

лов (рассмотрены выше) меняется форма ведомости расчета поставов (приве-

дена в прил. 9). Требуют уточнения также формулы критического расстояния

)(

кр

и предельного охвата диаметра бревна поставом

)(

пр

min

)( Ubda

кр

; (3.25)

min

)()( UbSlLd

пр

, (3.26)

где

min

– минимальная ширина необрезной доски в вершинном торце;

min

– минимальная длина необрезной доски.

Последовательность расчета ширины необрезных пиломатериалов по раз-

вальному способу в пифагорической и параболической зонах представлена на

рис. 3.4.

Расчет ведется по диаметру на середине длины. В пифагорической зоне

ширина необрезной доски определяется как полусумма ширин на внутренней и

наружной пластях, найденных в соответствии с рекомендациями рис. 3.4, а.

Длина доски при этом равна длине бревна.

а)

б)

ср

вн

min

вн

Рис. 3.4. Определение размеров необрезных пиломатериалов по графику-квадранту:

а – в пифагорической зоне; б – в параболической

В параболической зоне придерживаются такой последовательности:

1) определяется длина необрезной доски: зная расстояние от центра до

наружной пласти доски и задав на оси ординат минимальную ширину, опреде-

ляем диаметр окружности

(рис. 3.4, б), в которой доска имела бы заданную

ширину, и длину доски по формуле (3.24);

2) определяется диаметр окружности на середине новой длины необрез-

ной доски:

ср

; (3.27)

3) определяется ширина необрезной доски по известным расстояниям до

внутренней и наружной пласти и найденному среднему диаметру аналогично

пифагорической зоне.

Как правило, на необрезные пиломатериалы раскраивается пиловочное

сырье более дорогих лиственных пород. В последующем они раскраиваются на

заготовки по поперечно-продольной схеме, что позволяет повысить объемный

выход готовой пилопродукции. Расход ширины постава для пиломатериалов

лиственных пород приведен в прил. 8, ведомость расчета поставов на необрез-

ные пиломатериалы – в прил. 9.

3.6.7. Определение оптимальных размеров

обрезных пиломатериалов

При расчете оптимальных размеров обрезных пиломатериалов руко-

водствуемся основными положениями теории максимальных поставов. В пифа-

горической зоне размеры пиломатериалов оптимальны и обеспечивают макси-

мальный выход обрезной пилопродукции. В параболической зоне существует

определенная зависимость между размерами:

4577,0557,0 aDbb

нкopt

; (3.28)

Lll

нopt

(3.29)

где

нк

– ширина наружной пласти необрезной доски в комлевом торце;

– длина параболы в секущей плоскости наружной пласти доски.

Расчет оптимальных размеров обрезных пиломатериалов графическим

методом в пифагорической зоне рассмотрен ранее (см. рис. 3.4, а), в параболи-

ческой зоне он выполняется в такой последовательности:

1. Определяем диаметр бревна в комле:

LSdD

2. По заданному расстоянию от центра до плоскости пропила и комлево-

му диаметру устанавливаем значение

нк

3. По найденному

нк

определяем оптимальную ширину

нкopt

bb 577,0

и округляем до стандартной. Задавшись по оси ординат значением

opt

, опре-

деляем

(см. рис. 3.4, б) с точностью до 0,25 см.

4. Определяем оптимальную длину доски

opt

Расчет выполняем по типовой форме (прил. 5), руководствуясь прил. 6, 7.

3.6.8. Особенности расчета поставов

по развально-сегментному способу

Развально-сегментный способ предназначен для выработки необрезных и

односторонне-обрезных пиломатериалов. Раскрой осуществляется за два про-

хода: в первом проходе вырабатывается несколько необрезных досок, два полу-

ченных при этом сегмента передаются на раму второго ряда для раскроя на од-

носторонне обрезные пиломатериалы.

В первом проходе расчет ведется аналогично развальному способу

(см. разд. 3.6.6) в зависимости от породы. При этом пользуемся прил. 6…8.

Во втором проходе имеется несколько особенностей.

С учетом количества сегментов во втором столбце ведомости расчета по-

ставов (прил. 9) для сердцевинной доски количество досок принимается 2 × 1,

для центральных и боковых досок – 2 × 2.

Последовательность определения размеров односторонне-обрезных досок

во втором проходе приведена на рис. 3.5.

а)

min

вн

ср

пр

б)

вн

Рис. 3.5. Определение ширины односторонне-обрезных пиломатериалов

во 2-м проходе развально-сегментного способа:

а – в пифагорической зоне; б – в параболической зоне

Суммарная вырезка 1-го прохода

)(

пр

устанавливается с учетом номи-

нальных толщин досок 1-го прохода, припусков на усушку к ним и количества

пропилов. По существу, это расстояние между внутренними пластями сегментов.

В пифагорической зоне длина доски равна длине бревна, а ширина доски

определяется в соответствии с рис. 3.5, а также по формулам:

прр

вн

;

прр

. (3.30)

В параболической зоне придерживаемся следующего порядка.

1. Задаем по оси ординат минимальную ширину необрезной доски на уз-

кой пласти в вершинном торце и, проецируя до пересечения с расстоянием от

центра до наружной пласти доски

, определяем

2. Зная

, находим длину доски:

3. Устанавливаем диаметр на середине новой длины доски:

ср

4. Устанавливаем размеры укороченных досок по ширине по аналогии с

пифагорической зоной (3.30). Округление до стандартных размеров проводим в

соответствии с ГОСТ 2695-83, размеры приведены в разд. 3.6.1.

3.6.9. Особенности расчета поставов по брусово-развальному способу

при выработке в первом проходе двух брусьев

При расчете поставов для заданных условий придерживаются общепри-

нятой методики, изложенной в разд. 3.6.3…3.6.5, учитывая следующие особен-

ности во втором проходе.

1. Количество досок в поставе (столбец 2 ведомости расчета поставов,

приведенной в прил. 5) удваивается с учетом количества брусьев в первом про-

ходе. При этом для сердцевинной доски принимается 2 × 1, для центральных и

боковых досок – 2 × 2.

2. В пифагорической зоне ширина доски принимается: а) равной толщине

бруса, если расстояние от центра не выходит за пределы ширины пласти двух-

кантного бруса; б) равной половине расчетной ширины – за пределами ширины

пласти двухкантного бруса, но в пределах 0,5

кр

3. В параболической зоне в столбце расчетной ширины делается прочерк,

а стандартная ширина принимается близкой к минимальной (75, 100, 125 мм).

По оси ординат откладывается удвоенное значение принятой ширины и далее в

соответствии с процедурой рис. 3.2, б устанавливается

и длина доски.

Все остальные расчеты аналогичны описанным выше.

Контрольные вопросы

1. Назовите способы раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы.

2. Опишите достоинства и недостатки развального и брусово-развального

способов раскроя пиловочного сырья.

3. Что вам известно о круговом способе раскроя?

4. Каковы перспективы производства клееного пустотелого бруса из тон-

комерного пиловочного сырья?

5. Каковы основные критерии рационального раскроя?

6. Какие вы знаете отходы и потери древесины?

7. Что такое объемный, посортный, стоимостный и спецификационный

выходы?

8. Как определяется коэффициент комплексного использования сырья?

9. Что понимается под поставом?

10. Приведите примеры записи поставов.

11. Назовите основные правила составления поставов.

12. Назовите известные методы расчета поставов, поясните их достоинст-

ва и недостатки.

13. Поясните процедуру расчета поставов аналитическим методом.

14. Как определяются размеры необрезных пиломатериалов (сердцевин-

ной, центральной и боковой досок) аналитическим методом?

15. Какие этапы развития теории раскроя вам известны?

16. Приведите формулы для расчета обрезных и необрезных пиломатериалов.

17. Дайте понятие пифагорической и параболической зон, критического

расстояния и предельного охвата диаметра бревна поставом.

18. Опишите устройство графика-квадранта и правила пользования им в

пифагорической и параболической зонах.

19. Каков физический смысл понятия «расход ширины постава»?

20. Как вычисляется расход ширины постава для сердцевинной, централь-

ной и боковой досок?

21. Опишите процедуру расчета постава для развального способа графи-

ческим методом (пифагорическая и параболическая зона).

22. Каковы особенности расчета поставов по брусово-развальному способу?

23. Как определяются оптимальные размеры обрезных пиломатериалов?

24. Опишите процедуру расчета постава по развально-сегментному способу.

25. Каковы особенности расчета поставов по развально-сегментному спо-

собу во втором проходе (односторонне-обрезные пиломатериалы)?

26. Каковы особенности расчета постава по брусово-развальному способу

при выработке в первом проходе двух брусьев?

4. ПЛАНИРОВАНИЕ РАСКРОЯ ПИЛОВОЧНОГО

СЫРЬЯ НА ПИЛОМАТЕРИАЛЫ

4.1. Исходные данные

Необходимость четкого планирования раскроя на каждом лесопильном

предприятии связана с решением проблемы рационального использования сы-

рья и получением пилопродукции заданных размеров и качества. Планирование

раскроя сырья может вестись на смену, сутки, месяц и квартал. Наиболее эф-

фективно планирование раскроя сырья на месяц.

Исходными материалами для составления плана раскроя являются: спе-

цификация пиловочного сырья; спецификация пиломатериалов, подлежащих

выработке в планируемый период; нормативы посортного и объемного выхода

пиломатериалов с учетом размерно-качественной характеристики поступающе-

го в раскрой пиловочного сырья. В спецификациях оговариваются: порода дре-

весины, размеры и качество пиловочника (диаметр и длина бревен, посортный

состав), объем или удельное соотношение пиловочных бревен различных сор-

торазмерных групп; сечения пиломатериалов, их длина и качество, объемы

спецификационных пиломатериалов.

В практике лесопиления в настоящее время наиболее широко применя-

ются три возможных варианта.

1. Предприятие получает от заказчика сырье заданных размеров и качест-

ва, и ему необходимо выработать пиломатериалы заданной спецификации. При

этом необходимо убедиться в возможности их выполнения, скомпоновать и

рассчитать поставы с соблюдением описанных в разд. 3.2 критериев рацио-

нального раскроя.

2. Предприятие имеет собственную лесосеку или стабильного поставщика

с известной спецификацией пиловочного сырья. При планировании раскроя

рассчитываются поставы, позволяющие максимизировать объемный, посорт-

ный и стоимостный выходы пилопродукции, которая подается на реализацию.

3. Предприятие имеет стабильного потребителя с известной специфика-

цией пиломатериалов (как на внутренний, так и на внешний рынок). При пла-

нировании изготовитель, максимизируя указанные выше критерии, стремится к

выполнению заданной спецификации по размерам и качеству, подбирая в по-

следующем наиболее подходящее для этого пиловочное сырье. Далее подбира-

ется поставщик сырья с заданными параметрами пиломатериалов (размерами и

качеством).

В условиях рыночных отношений два последних варианта представляют

наибольший интерес. При этом существенно упрощается методика планирова-

ния, хотя и предполагаются дополнительные затраты на маркетинговые услуги

по поиску поставщиков сырья и потенциальных потребителей продукции.

Спецификация пиловочного сырья обычно задается на 1000 м

, что по-

зволяет легко перейти на любую другую годовую программу, кратную задан-

ному объему. Затем эта спецификация пересчитывается на количество штук с

учетом заданной длины и диаметра в соответствии с объемом пиловочных бре-

вен по ГОСТ 2708-75 (таблица объемов приведена в прил. 3). Спецификация

пиломатериалов, если заданы объемы пиломатериалов высших сортов, должна

быть пересчитана на общий объем пиломатериалов, подлежащих выпиловке, с

использованием коэффициентов выхода по сортности, которые определяются с

учетом породы, региона, размеров и качества сырья и пиломатериалов [3, 5, 8,

11, 19, 20, 24, 28].

Состав курсового проекта

Для выполнения курсового проекта каждый студент получает задание,

которое включает спецификацию пиловочного сырья и спецификацию пилома-

териалов.

В задании приводятся данные: порода пиловочного сырья; распределение

пиловочника по ступеням толщины; размеры и объем пиломатериалов и удель-

ный вес отдельных сечений.

Задание на курсовой проект приведено в прил. 10…12. Выбор варианта

производится на основании двух последних цифр номера зачетной книжки. Для

исключения дублирования вариантов преподаватель оставляет за собой право

корректировки длины пиловочного сырья.

Курсовой проект оформляется в виде расчетно-пояснительной записки и

графической части. Пояснительная записка включает в себя в указанной после-

довательности:

титульный лист;

задание на курсовой проект;

реферат;

содержание;

основную часть;

список использованных источников;

приложения.

Рекомендуется в основной части выделить следующие разделы:

Введение.

1. Выбор и обоснование способа раскроя.

2. Анализ возможности выполнения спецификации.

3. Расчет поставов.

4. Составление плана раскроя пиловочного сырья.

5. Спецификационный выход пиломатериалов.

6. Составление баланса древесины.

7. Составление календарного графика.

8. Расчет основного технологического оборудования.

8.1. Бревнопильное оборудование.

8.2. Обрезные станки.

8.3. Торцовочные станки.

8.4. Сортировочная площадка.

9. Описание технологического процесса.

10. Технико-экономические показатели.

Графическая часть проекта включает чертеж планировки оборудования

лесопильного цеха в габаритах принятого здания. На чертеже указываются ра-

бочие места (с расстановкой рабочих), уровни всех участков цеха и основные

размеры. Чертеж выполняется на листе формата А1 с соблюдением требований

ЕСКД. Спецификация к чертежу прилагается в конце расчетно-пояснительной

записки.

Во вводной части приводится краткое (не более 1 с.) описание состояния

лесопиления и основные направления совершенствования технологии и обору-

дования. В реферате указывается объем проекта и дается краткая аннотация

выполненной работы. Образец оформления реферата дан в прил. 13.

Общий объем расчетно-пояснительной записки – 30…40 с.

Требования к отдельным разделам и их описание приводятся ниже.

В разд. 4 приводится вся необходимая информация для выполнения пер-

вой части проекта - составления плана раскроя пиловочного сырья на пилома-

териалы. Для выполнения второй части проекта – расчет лесопильных потоков

на базе различного оборудования – необходимо изучить также разд. 5, 6: «Обо-

рудование лесопильных цехов», «Расчет лесопильных потоков».

4.2. Выбор и обоснование способа раскроя

На основании спецификаций пиловочного сырья и пиломатериалов про-

изводится выбор и соответствующее обоснование способа раскроя пиловочного

сырья, обеспечивающего выработку пиломатериалов заданных сечений с наи-

лучшими технико-экономическими показателями. При этом необходимо учи-

тывать следующие особенности.

При раскрое хвойного сырья, как правило, применяются развальный и

брусово-развальный способы с выработкой обрезных пиломатериалов. Разваль-

ный способ эффективен для тонкомерного сырья диаметром до 16 см включи-

тельно, для раскроя бревен диаметром 18 см и выше целесообразно применять

брусово-развальный. Для обоснования выбора необходимо дополнительно изу-

чить этот вопрос по источникам [3, 5, 19, 29, 30, 32].

При раскрое лиственного сырья для повышения объемного выхода пи-

лопродукции необходимо ориентироваться на выработку необрезных пилома-

териалов с применением развального способа раскроя. При выработке цельных

и клееных заготовок различного типа целесообразно использовать развально-

сегментный способ раскроя сырья. Более подробно вопрос описан в работах

[5, 29, 30…32].

4.3. Анализ возможности выполнения спецификаций

Анализ проводится по трем показателям: объемному, посортному и раз-

мерному выходу пиломатериалов из заданного сырья. В курсовом и дипломном

проектах анализ посортного выхода пиломатериалов не предусматривается.

Спецификация по объемному выходу считается выполнимой, если вы-

держиваются следующие условия:

брусово-развальный способ:

сп

Q)64,053,0(

; (4.1)

развальный способ (при выработке необрезных пиломатериалов из твер-

долиственного пиловочника):

сп

Q)72,070,0(

; (4.2)

где

объем пиломатериалов, м

;

объем сырья по спецификации, м

Анализ по размерному выходу производится только для толщины и ши-

рины. Спецификация по толщине считается выполнимой, если доля толстых

досок (толщиной более 32 мм при ширине менее 100 мм) – не более 70 % от за-

данного объема.

По ширине спецификация выполнима, если выдерживается условие:

срср

, (4.3)

где b

ср

– коэффициент пропорциональности, зависящий от способа раскроя;

ср

– средний диаметр бревна, cм.

Значения b

ср

и d

ср

определяются по формулам:

ршп

cр

...

; (4.5)

ср

mmm

mdmdmd

...

, (4.5)

где b

– ширина досок по спецификации, мм; V

– объѐм досок соответствующих

ширин, м

; d

– диаметры брѐвен по спецификации, см; m

– количество брѐвен

соответствующих диаметров, шт.; V

рш

– объѐм пиломатериалов разнообразных

ширин, м

Значение коэффициента зависит от способа раскроя:

для 100 % брусовки

63,0

;

для 50 % брусовки

68,0

;

для 100 % развала

72,0

Процент брусовки определяется отношением объема сырья, распилен-

ного с брусовкой

бр

, к заданному по спецификации

бр

100 %. (4.6)

Для промежуточных значений величина определяется интерполиро-

ванием. Например, для

%91

коэффициент пропорциональности

639,0001,0)91100(63,0

После проведения анализа делается общий вывод о возможности выпол-

нения спецификаций. При несоблюдении одного из условий необходимо обра-

титься к руководителю проекта для корректировки спецификаций.