УДК 694.09

Продольный раскрой криволинейных бревен

 

Longitudinal cutting of curvilinear logs

 

Бегунков О.И., Бегункова Н.О., Широбоких И.Е.
(Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, РФ)

Begunkov О.I., Begunkova N.O., Shyrobokyh D.S.
(Pacific National University, Khabarovsk, Russia)

 

Для рационального использования сырьевых ресурсов необходимо увязывать размерно-качественную структуру древесного сырья региона с выбором технологических процессов формирования древесных материалов.

For rational use of raw materials it is necessary to link the size-quality structure of the region's wood raw material with the choice of technological processes for the formation of wood materials.

 

Ключевые слова: пиление, кривизна, круглые лесоматериалы, пиломатериалы

Key words: sawing, curvature, round wood, sawn timber

 

Кривизна встречается в стволах деревьев всех пород и является наиболее частым пороком формы ствола. Она может быть односторонней (простая) или разносторонней (сложная). Сырья неправильной формы (с кривизной) для производства пиломатериалов достаточно много получается при разделке хлыстов. По данным Р. Е. Калитеевского [1] до 30 % пиловочника хвойных пород имеет кривизну до 2 %. По ГОСТ 9463-88 [2] – это уже сырье третьего сорта.

Кривизна снижает выход пиломатериалов и служит причиной образования в них искусственного косослоя. В зависимости от вида кривизны и ее размеров снижается полезный выход пиломатериалов. При традиционных способах продольного раскроя пиловочника на пиломатериалы каждый процент кривизны в сырье приводит к уменьшению объемного выхода пиломатериалов на 8…10 % [1]. Чаще бревна имеют кривизну в одной плоскости и обычно при распиловке на лесопильном оборудовании первого ряда бревна укладывают кривизной вверх. Полученный двухкантный дугообразный брус распиливают по оси 1 прямолинейно (рис. 1), центрируя его по торцам.

Рисунок 1 – Варианты центрирования двухкантного бруса при прямолинейной распиловке

Для увеличения выхода пиломатериалов при раскрое дугообразного бруса производят диагональное смещение комлевой части и распиловку ведут по оси 2 или ведут распиловку по оси 3 с параллельным смещением бруса относительно оси 1.

Наиболее часто используется прямой диагональный раскрой брусьев. На рис. 2 показан данный способ раскроя.

http://www.lesindustry.ru/assets/files/gal_fl/fuxfeCAsYZR6WVhfUDEs.jpg

Рисунок 2 – Диагональный способ раскроя двухкантного бруса

В последние 20 лет находит все большее применение раскрой искривленных брусьев по дуге. Такой способ распиловки известен более 100 лет и первоначально применялся при пилении на лесопильных рамах путем смещения торца в сторону на рамной тележке.

Криволинейное пиление в настоящее время осуществляется на сложных и дорогостоящих линиях переработки бревен таких фирм, как USNR (США), Linck, EWD (Германия). Первое оборудование для дугового пиления создали немецкие компании Linck и EWD более 20 лет назад. На этих линиях бревно объемно сканируется, информация о диаметре, сбежистости и кривизне обрабатывается компьютером, который назначает режимы пиления и управляет базированием бревна во время распиловки. Кроме увеличения выхода криволинейный раскрой позволяет уменьшить обзольную часть досок, потому что траектория движения пил повторяет естественную форму бревна. Получаемые по такой технологии доски имеют более высокую прочность за счет уменьшения искусственного косослоя в выпиленных досках.

Увеличение процента выхода пиломатериалов при криволинейном раскрое брусьев с кривизной 25 мм (около 0,6 %) в сравнении с диагональным составляет около 4 % [3]. По нашим данным, рост выхода в сравнении с прямолинейным раскроем по оси 1 (рис. 1) может доходить до 8 %.

При обработке тонкомерных лесоматериалов диаметром до 240 мм могут применяться специальные механизмы подачи с мощными подающими вальцами, выпрямляющими бревно в процессе резания. Использование таких устройств позволяет значительно повысить коэффициент полезного выхода пиломатериалов и обеспечить заданную геометрию выпиленных досок с искривлением не более 10 мм на метр длины.

Практически сразу после распиливания под собственным весом доски принимают горизонтальное положение по всей пласти и в дальнейшем не отличаются от досок, полученных по традиционным технологиям лесопиления, и, чаще всего, имеют даже лучшие механические характеристики.

В работе А. С. Красикова [4] вместо дорогостоящего оборудования предложено использовать относительно недорогие позиционные многопильные станки. Схема работы такого станка приведена на рис. 3.

Рисунок 3 – Схема многопильного станка для пиления криволинейных брусьев:
1 – двухкантный брус; 2 – вальцы подающие; 3 – задние приводные вальцы; 4 – пильный узел; 5 – суппорт; 6 – неподвижный центр поворота суппорта; 7 – неприводные подпружиненные вальцы

Траектория пропила повторяет форму бруса, так как пильный узел может поворачиваться вокруг неподвижного центра 6.

Анализ размерно-качественной структуры древесного сырья региона показал, что средний класс продуктивности лиственницы (основной породы по величине запасов) не высок (IV класс бонитета). Поэтому, в основном, преобладает средняя группа (толщиной от 14 до 24 см), доля которой доходит до 85 % [5]. Такая тенденция характерна и для других хвойных пород. В существующей сырьевой базе доля сырья неправильной формы возрастает до 35…45 %. В такой ситуации для рационального использования сырьевых ресурсов необходимо увязывать размерно-качественную структуру древесного сырья региона с выбором технологических процессов формирования древесных материалов. Рациональный раскрой хлыстов и ориентация бревен неправильной формы с пересчетом нескольких вариантов их расположения перед раскроем может увеличить выход на 1…3 % дополнительно к оптимизационному оптимуму [1]. Автор также отмечает, что при раскрое хлыстов на лесопильных предприятиях применение константного метода приводит к потерям пиломатериалов от 5 до 8 % по сравнению с вариационным методом.

Таким образом, анализ криволинейного пиления показал, что:

1)  выход пиломатериалов может быть увеличен на 4…8 % в сравнении с существующими способами раскроя бревен неправильной формы;

2)  при небольших объемах производства можно использовать недорогие модифицированные многопильные станки; при больших – высокопроизводительные линии таких фирм как USNR (США), Linck, EWD (Германия);

3)  доски, получаемые по такой технологии, имеют более высокую прочность за счет уменьшения искусственного косослоя;

4)  технология криволинейного пиления позволяет более рационально использовать древесное сырье, практически полностью компенсировать уменьшение выхода пиломатериалов за счет кривизны и, при соответствующем обосновании, увеличить допускаемую величину кривизны круглых лесоматериалов в различных сортах.

 

Список использованных источников

1.    Калитеевский Р. Е. Лесопиление в XXI веке. Технология, оборудование, менеджмент. СПб.: ПРОФИ-ИНФОРМ, 2005. 480 с.

2.    ГОСТ 9463-88. Лесоматериалы круглые хвойных пород. М.: Изд-во стандартов, 1997. 18 с.

3.    Воякин А. С. Ценные проценты // Лесная индустрия. 2011. № 3 (41). С. 40 – 46.

4.    Красиков А. С., Мельников Д. А. Пиление искривленных брусьев на многопильных станках Sawing curved bars on multi-sawing machine tools // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века: труды ХI Международного евразийского симпозиума 20-23 сентября 2016 г. / [Под научной ред. В. Г. Новоселова]; Минобрнауки России, Уральский государственный лесотехнический университет, Уральский лесной технопарк. Екатеринбург, 2016. С. 211 ‑ 213.

5.    Бегункова Н. О., Исаев С. П., Бегунков О. И. Информационное обеспечение прогнозирования качества строганого шпона. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2014.  151 с.