Дробность сортировки пиловочных бревен

Традиционно в отечественном лесопилении бревна сортировались по четным и группам четных диаметров, т.е. с шагом 20 мм (при сортировке по четным диаметрам) и с шагом 40 или 60 мм (при сортировке по двум или трем четным диаметрам).
Даже на экспортных лесопильных заводах количество сортировочных групп бревен редко превышало 12. Однако это происходило при сортировке бревен в бассейнах перед лесопильными цехами. При выносе сортировки бревен из бассейнов и осуществлении ее на автоматизированных линиях с формированием штабелей рассортированных бревен на берегу, количество сортировочных групп пиловочника может составлять уже несколько десятков и зачастую доходит до 50...60. Естественно, что при этом необходимо иметь почти столько же карманов (с учетом резервных) на линиях сортировки бревен и штабелей рассортированного пиловочника. Внедрение информационных технологий сортировки бревен совершенно по иному ставит вопросы определения достоверности значения объемного выхода пиломатериалов в зависимости от дробности сортировки бревен.
На рис. 11.1 представлена гистограмма зависимости объемного выхода пиломатериалов от различной дробности сортировки пиловочника. Исследования проведены при условии сортировки бревен по четным диаметрам; по двум четным диаметрам; по трем четным диаметрам, т.е. с шагом 20, 40 и 60 мм соответственно, а также при сортировке с дифференцированным шагом сортировки бревен. В результате сортировки по четным диаметрам получено 20 сортировочных групп, по двум четным диаметрам — 10 сортировочных групп, по трем четным диаметрам — 7 сортировочных групп. При сортировке с дифференцированным шагом (20 сортировочных групп) пиловочник был рассортирован следующим образом: диаметры 12,0...19,9 см через 10 мм, так как наибольшее содержание бревен (%) приходится именно на этот диапазон диаметров (8 сортировочных групп); диаметры 20,0...35,9 см через 20 мм (также 8 сортировочных групп); диаметры 36,0...52,0 см через 40 мм, так как наименьшее поступление бревен (%) приходится на этот диапазон диаметров (4 сортировочные группы).

При сортировке с дифференцированным шагом (30 сортировочных групп) пиловочник был рассортирован следующим образом: диаметры 12,0...35,9 см через 10 мм (24 сортировочные группы); диаметры 36,0...43,9 см через 20 мм (4 сортировочные группы); диаметры 44,0...52,0 см через 40 мм (2 сортировочные группы).
При сортировке с дифференцированным шагом (44 сортировочные группы) пиловочник был рассортирован следующим образом: диаметры 12,0...13,9 см через 10 мм (2 сортировочные группы); диаметры 14,0...27,9 см через 5 мм, так как наибольшее содержание бревен (%) приходится именно на этот диапазон диаметров (28 сортировочных групп); диаметры 28,0...35,9 см через 10 мм (8 сортировочных групп); диаметры 36,0...43,9 см через 20 мм (4 сортировочные группы); диаметры 44,0...52,0 см через 40 мм), так как наименьшее поступление бревен (%) приходится на этот диапазон диаметров (2 сортировочные группы).
В качестве исходных данных были приняты следующие значения: длина бревен 5,1 м, шаг длины досок 0,3 м, ширина пропила 3,2 мм, минимальная длина боковой доски 1,5 м, средний диаметр бревна — 18 см, спецификация пиломатериалов содержала 15 сечений.
Шаг расчета поставов во всех случаях принят равным 1 мм. Поставы были рассчитаны на ПЭВМ по оптимизационной программе. Расчет поставов выполнен с учетом необходимых дополнительных пил. Учитывались бревна диаметром от 12 до 52 см.
Заметим, что следует различать средний, средневзвешенный, среднеарифметический и среднеарифметический средневзвешенный объемные выходы пиломатериалов. При расчете среднего объемного выхода пиломатериалов сумма значений объемного выхода пиломатериалов из каждого расчетного диаметра делится на количество данных диаметров. При расчете средневзвешенного объемного выхода пиломатериалов учитывается количество бревен определенных диаметров в процентах. При расчете среднеарифметического объемного выхода принимается равномерное распределение бревен разных диаметров в диапазоне сортировочной группы, что и принимается в настоящее время при расчете объема четных диаметров бревен при их приемке. Среднеарифметический средневзвешенный объемный выход пиломатериалов имеет преимущества расчета всех предыдущих объемных выходов, таким образом, он является наиболее достоверным.
Из гистограммы видно, что при сортировке по четным диаметрам при уменьшении количества сортировочных групп объемные выходы пиломатериалов уменьшаются. При дифференцированном шаге сортировки бревен по диаметрам объемные выходы такие же или даже чуть больше объемных выходов, полученных; при сортировке по четным диаметрам через 20 мм. Здесь можно сказать, что при дифференцированном шаге сортировки важно правильно и удачно определить количество сортировочных групп, границы этих групп и шаг расчета поставов в каждой группе.
Ниже определена зависимость объемного выхода пиломатериалов от шага сортировки пиловочника на диапазоне сортировочной группы 170...229 мм при тех же исходных данных, что и при исследованиях, приведенных на рис. 11.1. Расчет объемного выхода пиломатериалов в указанном диапазоне диаметров бревен выполнен с шагом 1 мм. Расчет среднеарифметического объемного выхода произведен при дробности сортировки бревен через 5, 10, 20 и 60 мм. Объемный выход пиломатериалов при принятых условиях с уменьшением дробности сортировки бревен увеличивается. Так, при уменьшении шага сортировки с 60 до 20 мм объемный выход увеличивается на 0,39 %, а с 20 до 10 мм — уже на 0,60 %. При уменьшении дробности сортировки с 60 до 5 мм объемный выход пиломатериалов увеличивается на 1,24%.
При ограниченных площадях под склады рассортированных бревен и больших партиях заказанных к выпиловке пиломатериалов с ограниченным количеством поперечных сечений досок рациональной является организация процессов сортировки бревен с оптимизацией границ и числа сортировочных групп бревен. Это может иметь место также при высоком уровне учета и управления запасами рассортированного сырья.
При сортировке пиловочных бревен под поставы с оптимизацией границ сортировочных групп бревен по брусовым доскам на 10...20 % увеличивается количество вырабатываемых из бруса толстых пиломатериалов по сравнению с их сортировкой по четным диаметрам. Здесь учитывается, что расчетная ширина пласта бруса полностью используется на получение толстых досок. Поэтому предлагается дополнительное увеличение расчетной ширины пласти бруса, учитывающее неточность центрирования по поставу и неправильную форму бревен и брусьев.
Обратим внимание, что на современных автоматизированных линиях сортировка бревен производится только в плюс, и постав рассчитывается по наименьшему диаметру бревен в сортировочной группе. Приведенные выше результаты увеличения объемного выхода пиломатериалов от увеличения дробной сортировки не учитывают фактического сбега бревен (в алгоритме программы учитывается только среднестатистический сбег бревен определенных диаметров), кривизны, овальности и других особенностей формы пиловочника.
При сортировке бревен с учетом фактического сбега, кривизны, овальности и других особенностей формы объемный выход пиломатериалов может быть увеличен на несколько процентов.
Из табл. 2.7 видно, что наибольшее увеличение объемного выхода пиломатериалов — около 4 % (с учетом распределения бревен по диаметрам при среднем диаметре 20 см и статистики распределения бревен по диаметрам в зависимости от размера кривизны) — можно получить при сортировке бревен неправильной формы по оптимальным поставам и осуществлении гибкого первичного базирования бревен, брусьев и необрезных досок перед продольным раскроем. Следует учитывать некоторое увеличение числа сортировочных групп бревен, которое по результатам исследований для условий рассматриваемого предприятия составляет 5...6 дополнительных групп. В связи с этим могут возникнуть большие периоды накопления сырья.
В настоящее время наиболее рационально осуществлять сортировку бревен с учетом всех их геометрических параметров по существующим системам поставов. В этих условиях при наличии гибкого базирования перед продольным раскроем предмета обработки неправильной формы выход пиломатериалов можно увеличить в среднем на 3,2 %,
Обратим внимание, что при расчете объемного выхода пиломатериалов из бревен именно четного диаметра (что производится при ручных расчетах поставов), а не бревен всех диаметров, входящих в сортировочную группу, с точностью 1 мм результат будет неоправданно завышен на 1,5 %, а иногда и на 2 %.
Таким образом, увеличение сортировочных групп бревен в 1,5...2 раза (например, с 20 до 30) без учета сбега, кривизны и других особенностей формы (т. е. фактически только с учетом вершинного диаметра бревен), как правило, приводит к весьма небольшому увеличению объемного выхода пиломатериалов. Очевидно, что главным при этом является более точное планирование раскроя пиловочника на заданные объемы требуемых сечений пиломатериалов. Например, при шаге сортировочной группы 20 мм в нее может входить 100 бревен определенного диаметра, а при шаге 5 мм — в 4 раза меньше, т. е. 25 бревен. Очевидно, что на бревнопильном оборудовании будут выпиливаться заданные сечения пиломатериалов, пока не закончится весь объем бревен в сортировочной группе, несмотря на то, что, например, заданное сечение будет выполнено уже при распиловке только части объема бревен сортировочной группы. Поэтому, например, перепилы могут быть уменьшены примерно во столько раз, во сколько меньше шаг расчета сортировочной группы бревен, т. е. в данном случае в 4 раза. Кроме этого, при меньшем шаге сортировочной группы бревен легче выполнить спецификацию пиломатериалов с небольшим различием досок по толщине.