Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Основные положения теории раскроя пиловочного сырья

29.07.2015

Теория раскроя пиловочного сырья ставит основной целью увеличение выхода пилопродукции, т. е. рациональное использование природных ресурсов древесины. С начала промышленного лесопиления бревна раскраивали в основном на лесопильных рамах по групповому способу, т. е. группой пил, устанавливаемых в соответствии со схемой раскроя. Постав пил должен обеспечить получение пиломатериалов определенных размеров и качества, поэтому схемы раскроя бревен на пиломатериалы; требуемых размеров и качества, показывающие порядок и место пропилов, толщину, ширину и длину получаемых досок, были также названы поставами. Поставы являются основным технологическим документом, от которого зависит рациональность раскроя пиловочного сырья.
Началом создания теории раскроя пиловочного сырья считается разработка системы максимальных поставов, родоначальником которой явился ленинградский математик X.Л. Фельдман (1932 г,). Он определил максимальные площади поперечных сечений обрезных досок (прямоугольников), которые можно вписать в круг вершинного торца бревна (рис. 2.1 а). X.Л. Фельдман определил, что наибольшую площадь будет иметь квадрат со сторонами, равными 0,707d, где d — вершинный диаметр горца бревна. Наибольшая площадь прямоугольников, вписанных в сегменты (см. рис. 2.1 о), будет при их толщине, равной 0, 1d, и ширине 0,421d. Постав на первом проходе 0,1d/0,421d—0,707d—0,1d/0,421d, охватывающий 0,907d, был назван брусовым. Постав при распиловке бревен вразвал записывался так:
Основные положения теории раскроя пиловочного сырья

В приведенных поставах все доски имеют полную длину, равную длине бревна, форма которого принималась в виде усеченного параболоида вращения. Однако важнейшим условием получения максимального выхода пиломатериалов при раскрое бревен является правильное использование сбега. Поэтому X.Л. Фельдман делил постав на основной и дополнительный. Основной постав составляют для так называемой консервативной (пифагорической) зоны бревен. В этом поставе все доски имеют полную длину, равную длине бревна.
Дополнительный постав предназначен для зоны сбега. В этой зоне максимальный выход пиломатериалов можно получить только при укорочении длины боковых досок, находящихся в так называемой параболической зоне. Поэтому задачу определения наиболее выгодных размеров обрезных досок в поставах решали поиском максимальных размеров досок не только в пи-фагорической, но и в сбеговой зоне бревен из сочетания объемов тел, в основании которых лежат гиперболы или параболы. Крайние пропилы, выходящие за пределы верхнего торца бревна, формируют в сбеговых зонах доски с пластью, имеющей очертание параболы. Максимальная площадь прямоугольника, вписанного в параболу, получится при обрезании параболы на 1/3 ее высоты от вершины. По этому правилу также можно раскраивать по длине укороченные (находящиеся в сбеговых зонах) доски даже в случае, когда вершина параболы не помещается на доске, а приходится на откряжеванную часть бревна (см. рис. 2.1 б).
Основные положения теории раскроя пиловочного сырья

X.Л. Фельдман определял наибольшие по площади поперечные сечения и длину боковых обрезных досок без учета их соответствия спецификационным (целочисленным) размерам в долях вершинного диаметра бревен (и высоты параболы).
Получение максимального постава осуществляли последовательно: сначала находили максимум для основного постава — пифагорической зоны бревна, а затем для дополнительного — сбеговой зоны. Таким образом был применен метод последовательной оптимизации, что явилось первым допущением. X.Л. Фельдман также отмечал, что последовательное нахождение максимальной площади сначала прямоугольника, вписанного в круг, а затем прямоугольников, вписанных в сегменты, нельзя признать достаточно точным, и оно используется с целью упрощения вычислений.
Вторым допущением служит то, что максимальные поставы X.Л. Фельдмана являются частным решением, которое справедливо только для цилиндрических бревен (основной постав) и для сбежистых бревен с коэффициентом сбега 1,18. Такой сбег имеет, например, бревно с вершинным диаметром 22 см и комлевым диаметром 26 см при длине 4 м. При других коэффициентах сбега ширина основного постава может значительно отличаться от 0,91d.
Несмотря на недостатки теории максимальных поставов, X.Л. Фельдман впервые выделил следующие вопросы: 1) о необходимости подсортировки бревен с учетом размеров вершинных диаметров и сбега (особенно отмечалась необходимость исследования сбега бревен); 2) о необходимости рационального использования не только основной, но и сбеговой части бревен; 3) о необходимости укорочения боковых досок; 4) о возможности сравнить различные способы распиловки с помощью математических выкладок.
Дальнейшее развитие теории раскроя пиловочных бревен на пиломатериалы было осуществлено профессором Д.Ф. Шапиро. Он предложил определять критическое расстояние между симметричными пропилами, которые делят бревно в поставе первого прохода на пифагорическую и сбеговую зоны, по формуле
Основные положения теории раскроя пиловочного сырья

Это позволило учитывать при составлении поставов различнее значения сбега бревен и делало основной постав «подвижным» в зависимости от сбега.
При отношении d/D < 0,577, т. е. при d < 0,577D, все доски подлежат укорочению, и ни одна из них не может по длине равняться бревну. При этом обратим; внимание, что при коэффициенте сбега Kc = D/d =1,6 (например, при сбеге 2 см на 1 м, длине бревна 6,6 м, d = 22 см и D = 35,2 см) ширина основного постава = 0,5d, а отнюдь не 0,907d (см. рис. 2.1 а).
Д.Ф. Шапиро разработал аналитический метод определения оптимальной толщины обрезных пиломатериалов при раскрое бревен на 1, 2 и т. д. пары досок к составил номограмму Фельдмана—Шапиро для расчета максимальных поставов. Сумма объемов всех досок по поставу выражалась в виде функции их переменных толщины, ширины и длины. С целью упрощения расчетов максимального геометрического выхода по каждому поставу были разработаны номограммы для бревен диаметром 16...35 см, длиной 3,5...8,5 м и разного сбега. Припуски на усушку и пропилы включались в размер толщины досок. Увязка этих номограмм со спецификационными размерами досок была затруднена, и они не получили практического применения. Тогда появилось понятие «относительно максимальные поставы», под которыми понимали поставы с некоторыми отклонениями от абсолютно максимального выхода пиломатериалов в меньшую сторону, так как рекомендуемые толщины досок в долях радиуса (или диаметра) торца бревна редко совпадают со спецификационными толщинами пиломатериалов с учетом пропилов и припусков на усушку.
Дальнейшее уточнение и дополнение теории раскроя осуществили: профессор А.Н. Песоцкий, выявивший влияние эллиптичности и кривизны бревен, неточности подбора их в постав, смещения центра бревна относительно постава, сортности, размеров бревен и других факторов на объемный выход пиломатериалов; профессор Г.Д. Власов, предложивший метод предварительной проверки возможности выполнения заданной спецификации (без учета качества) пиломатериалов из имеющегося сырья; Г.Г. Титков, разработавший графики максимальных поставов на каждый диаметр бревна с учетом расхода древесины на пропилы и припуски на усушку, и многие другие отечественные ученые.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: