Раскрой пиловочного сырья при производстве заготовок для деревянного домостроения

На правах рукописиПолосухина Олеся ИгоревнаРАСКРОЙ ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗАГОТОВОКДЛЯ ДЕРЕВЯННОГО ДОМОСТРОЕНИЯ05.21.05 – Древесиноведение, технология и оборудованиедеревопереработкиАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукМосква – 201512Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего профессионального образования«Московский государственный университет леса» (ФГБОУ ВПО «МГУЛ»)Научный руководитель:доктор технических наук, профессорРыкунин Станислав НиколаевичОфициальные оппоненты:Копейкин Адольф Михайловичдоктор технических наук, профессор,ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический)федеральный университетимени М.В.

Ломоносова», профессоркафедры древесиноведения и технологиидеревообработкиКравцов Евгений Викторовичкандидат технических наук,Минпромторг России, начальникотделановых технологий и материалов департаментахимико-технологическогоилесопромышленного комплексаВедущая организация:ФГБОУ ВПО «Костромской государственныйтехнологический университет»Защита диссертации состоится «19» июня2015 г. в 10:00 час назаседании диссертационного совета Д 212.146.03 при ФГБОУ ВПО «Московскийгосударственный университет леса» по адресу: 141005, Мытищи-5, Московскаяобласть, 1-я Институтская, дом 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московскийгосударственныйуниверситетлеса»инасайтеhttp://www.mgul.ac.ru/info/uchsovet/disserts/D_212.146.03/polosuhina/.Автореферат разослан « »2015 г.Ученый секретарь диссертационного совета:______________Рыбин Борис Матвеевич3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования.

С развитием деревянного домостроенияизменяются требования к материалам для изготовления домов. Главным образом,это относится к пиломатериалам.Так при производстве панелей и заготовок для пола деревянных домовтребования к качеству пиломатериалов могут существенно меняться, в первуюочередь, величина допустимого обзола может быть увеличена.Данная диссертационная работа посвящена вопросам повышения объѐмноговыходапиломатериаловизсырьяиобеспечениязаданногокачествапиломатериалов, а также заготовок для деревянного домостроения с учѐтомтакого дефекта обработки как обзол.Обзол обрезных досок обычно возникает при раскрое брѐвен, диаметрыкоторых близки к минимальному диаметру в сортировочной группе.

Можнонесколько снизить требования к обзолу досок относительно рекомендацийстандартов в ситуациях, когда не наносится существенного ущерба дляпотребительских свойств пиломатериалов конкретного назначения.Известно, что ослабление требований к появлению обзола досок прираскрое брѐвен приводит к повышению коэффициента объѐмного выходаобрезных пиломатериалов из сырья. С другой стороны, появление в процессахраскроя брѐвенкачественныенедопустимого обзола досок ухудшает их нормированныехарактеристики,чтозаставляетпроизводителейпереводитьпиломатериалы в более низшие сорта. Аналогичная ситуация возникает прираскрое пиломатериалов на заготовки.

Преодоление этого противоречия ставитзадачи по исследованию влияния обзола пиломатериалов в процессах раскроябрѐвен.В настоящее время в нашей стране и за рубежом применяются современныетехнологии производства стеновых панелей типа «MHM» (Massiv-Holz-Mauer) иCLT (Cross-Laminated-Timber). Это многослойные конструкции, в которых слоииздосоккрестообразнокомпонуютсяискрепляютсяалюминиевыми4желобчатыми штифтами или клеем.

В них для внутренних слоѐв могут бытьиспользованы доски с повышенным обзолом.Актуальностьдиссертационнойповышения эффективности раскрояработывытекаетизнеобходимостибревен на пиломатериалы,а такжепиломатериалов на заготовки с учѐтом обзола и, как следствие, сбереженияресурсов древесины.Работа выполнена на кафедре технологии деревоперерабатывающихпроизводств МГУЛ.Цель и задачи исследований. Целью данной работы является повышениеэффективности раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы и пиломатериаловна заготовки с учѐтом допустимого обзола досок.В диссертации поставлены и решены следующие задачи:1) анализ и математическое описание параметров обзола досок прираскрое брѐвен круглого и овального поперечных сечений;2) исследованиевлиянияснижениятребованийпообзолудосокнаэффективность раскроя брѐвен;3) анализ раскроя брѐвен c кривизной с целью исключения или сниженияпараметров обзола в пиломатериалах;4) выявление изменения обзола досок приориентации бревна овальногосечения под различными углами в процессах раскроя;5) разработка методики расчѐта распиловочных размеров сечений обрезныхпиломатериалов для производства заготовок;6) проведениеэкспериментаиполучениеуравнениярегрессиидлякоэффициента объемного выхода заготовок из необрезных досок с учѐтомобзола;7) анализ путей снижения обзола досок в партии и разработка рекомендацийпо снижению обзола.5Методыматематическогоисследований.анализаиВдиссертациианалитическойиспользовалисьгеометриидляметодыисследованийпараметров обзола и влияния на него различных факторов.Применены вероятностные подходы для обоснования распиловочныхприпусков на размеры сечений обрезных пиломатериалов.Для получения уравнений регрессии использованы математические методыпланирования эксперимента и имитационное моделирование раскроя необрезныхдосок на заготовки.Научные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятсяследующие положения:1) математическое описание параметров обзола досок при раскрое брѐвенкруглого и овального сечений, а также брѐвен с кривизной;2) исследованиевлиянияразличныхфакторовнапараметрыобзолапиломатериалов;3) методика расчѐта распиловочных размеров сечений обрезныхпиломатериалов для производства заготовок;4) исследование выхода заготовок из необрезных и обрезных пиломатериаловс учѐтом обзола.Научная новизна результатов работы.Исследованы параметры обзола досок при раскрое брѐвен круглого иовального сечения, брѐвен с кривизной.Разработана методика расчѐта распиловочных размеров сечений обрезныхпиломатериалов для производства заготовок.Экспериментальноисследованвыходзаготовокизнеобрезныхпиломатериалов с учѐтом обзола.Достоверность и обоснованность научных результатов. Достоверностьнаучных результатов диссертации обоснована применением аналитическихметодов исследований.6Данныепоэкспериментальнойчастидиссертацииобработанывпрограммной среде «AutoCAD» и программе «Дровосек» по раскрою брѐвен, чтообеспечивает их достоверность.Личный вклад диссертанта в решение поставленных задач.

Личноавтором диссертации выполнена следующая работа:-проанализированы литературные источники с целью изучения состояниявопроса по теме диссертации;-выведены соотношения, связывающие параметры обзола пиломатериаловпри раскрое брѐвен круглого и овального сечения;-разработана методика расчѐта распиловочных размеров сечений обрезныхпиломатериалов для производства заготовок;-проанализирован раскрой брѐвен с кривизной с целью исключения илиснижения обзола досок;-выполненызаготовокизэксперимент и расчѐты коэффициентов объемного выходанеобрезныхпиломатериаловсучѐтомобзола,полученнорегрессионное уравнение;-проведен анализ путей снижения обзола пиломатериалов в партии;-по каждой главе и в целом по диссертации сделаны научные, методическиеи практические выводы, обобщающие результаты исследований.Практическая значимость работы.

К практическим результатам работыследует отнести:а) разработанную методику расчѐта распиловочных размеровсеченийобрезных пиломатериалов для производства заготовок;б) полученное регрессионное уравнение для практического прогнозированиякоэффициентов выхода заготовок из необрезных пиломатериалов с учѐтомдопустимого обзола;в) выбор рациональных путей снижения обзола пиломатериалов в партии;г) рекомендации по производству обрезных пиломатериалов с заданнойвеличиной обзола.7Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основныерезультаты диссертационной работы соответствуют п. 1 «Исследование свойств истроения древесины как объектов обработки (технологических воздействий)» и п.2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты сцелью получения высококачественной и экологически чистой продукции» изпаспорта специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудованиедеревопереработки».Реализация результатов работы.Согласно справке о внедрениирезультатов диссертационной работы Полосухиной О.И.

на тему: «Раскройпиловочного сырья при производстве заготовок для деревянного домостроения»,выданной немецкой фирмой «Hundegger», подтверждается эффективностьиспользования обрезных пиломатериалов с заданной величиной обзола припроизводстве стеновых панелей типа «МНМ» для деревянного домостроения. Этоувеличит коэффициенты объемного выхода заготовок из пиловочного сырья иповысит конкурентоспособность таких панелей.Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедретехнологиидеревоперерабатывающихпроизводствМосковскогогосударственного университета леса.Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены наежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательскогосостава МГУЛ в 2011-2013гг, конференциях Вологодского государственноготехнического университета «Актуальные проблемы развития лесного комплекса»в 2010-2011 гг.Публикации.

По материалам диссертации опубликовано шесть печатныхработ, из них три в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации,отражающих основное содержание диссертации.Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав,заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объѐмдиссертации 165 страниц машинописного текста, 89 наименований литературныхисточников, 49 таблиц, 35 рисунков и приложений на 22 страницах.8Содержание работыВ первой главе произведѐн обзор литературных источников, отражающихтеорию раскроя брѐвен на обрезные пиломатериалы.Дана характеристика тупого обзола как порока обработки пиломатериалов изаготовок, указаны следующие причины его возникновения:- подача в распиловку бревен диаметром меньше расчетного минимального;- смещение оси бревна или бруса относительно оси постава при их подаче влесопильное оборудование;- погрешности формы брѐвен и брусьев (овальность поперечных сечений икривизна);- неправильная ориентация необрезной доски относительно режущегоинструмента при обрезке;- ошибочная оценка ширины доски при обрезке.В данной главе рассмотрены требования к обзолу в отечественных изарубежных стандартах.Даны рекомендации по использованию пиломатериалов с обзолом.Всовременныхтехнологияхпиломатериалысобзоломмогутиспользоваться при производстве стеновых панелей MHM (Massiv-Holz-Mauer),панелей CLT (Cross Laminated Timber – «перекрестно-склеенные панели»).Произведен обзор и анализ работ по раскрою брѐвен на пиломатериалы ипиломатериалов на заготовки для деревянного домостроения.Во второй главе проведен анализ параметров обзола при раскрое брѐвенвразвал и с брусовкой.

Формулы для определения параметров обзола по толщинеt , для половины ширины b и по длине доски полной длины l при раскроебрѐвен круглого сечения с брусовкой имеют вид:t M 1 2d  H2 ;2 2(1)H 1 22d M ;2 2(2)b 9l 4L  M 2  M   t 22D  d  4  22,(3)где M - ширина постава для досок полной длины из пропиленной пластибруса с учѐтом пропилов и припусков;H – толщина бруса с учѐтом припусков;d – верхний диаметр бревна;D – нижний диаметр бревна;L – длина бревна.Формула для длины обзола выведена, исходя из геометрической моделибревна как усеченного параболоида вращения второго порядка.Установлено, что практически всегда критичным является обзол досок потолщине.Исследовано влияние снижения требований к обзолу по толщине крайнихдосок полной длины из пропиленной пласти бруса на коэффициенты объемноговыхода досок.