RU2038945C1 - Method of cutting out logs into lumber - Google Patents

Abstract

FIELD: forestry and wood-working industries. SUBSTANCE: board shrinkage allowance is adjusted according to the distance of each board from the longitudinal axis of the log or the block. The formula of calculation of the allowance value during the sawing of the log and the block into boards is given in the description. EFFECT: enhanced efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, преимущественно к лесопилению при раскрое бревен и брусьев на пиломатериалы на лесопильных рамах, ленточнопильных и круглопильных станках, фрезерно-пильных агрегатных линиях. The invention relates to the forestry and woodworking industries, mainly to sawmilling when cutting logs and beams for lumber at sawmills, band saws and circular saws, milling and sawing aggregate lines.

Известен ряд способов раскроя сырья на пиломатериалы, предусматривающие повышение качества продукции лесопиления и максимальное использование древесного сырья за счет рационального подбора номинальных размеров выпиливаемых материалов и их расположения в поставе (схеме раскроя) в зависимости от диаметра распиливаемого бревна и назначения пилопродукции (Шведский патент N 220580, кл. В 27 М 3/08; Швейцарский патент N 645, кл. В 27 В 1/00; Французский патент N 8012021, кл. В 27 В 1/00; патент ФРГ N 2947611, кл. В 27 В 3/00; Ю.Р.Бокшанин "Обработка и применение древесины лиственницы" М. Лесная промышленность, 1973, с. 82-102; В.Ф.Ветшева "Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы", М. Лесная промышленность, 1976). В известных способах выработки пилопродукции расчет и планирование схемы раскроя производят с учетом припуска на усушку древесины. A number of methods are known for cutting raw materials into lumber, providing for improving the quality of sawmill products and maximizing the use of wood raw materials due to the rational selection of nominal sizes of sawn materials and their location in the set (cutting pattern) depending on the diameter of the sawn log and the purpose of sawn products (Swedish patent N 220580, class B 27 M 3/08; Swiss patent N 645, class B 27 1/00; French patent N 8012021, class B 27 1/00; German patent N 2947611, class B 27 3/00 ; Yu.R. Bokshanin "Processing and use of fox wood twennits "M. Timber industry, 1973, pp. 82-102; V.F. Vetsheva" Cutting large logs into lumber ", M. Timber industry, 1976). In known methods for the production of sawn timber, the calculation and planning of the cutting scheme is carried out taking into account the allowance for wood shrinkage.

Недостаток известных способов заключается в том, что припуск на усушку древесины не корректируют в зависимости от расстояния каждой доски относительно оси бревна, чем приводит к увеличению величины разнотолщинности досок при конечной влажности во всей партии пиломатериалов. A disadvantage of the known methods is that the allowance for wood shrinkage is not adjusted depending on the distance of each board relative to the axis of the log, which leads to an increase in the thickness difference of the boards at a final moisture content in the entire batch of lumber.

Известен развальный и брусоразвальный способ раскроя пиловочного сырья на пиломатериал, предусматривающий при планировании и выполнении раскроя с целью обеспечения оптимального объемного выхода пиломатериалов, высокого качества пилопродукции, выработки пиломатериалов в соответствии с заданной спецификацией производить расчет схемы раскроя (поставов) с учетом номинального размера пиломатериалов, величины припуска на усушку древесины, толщины пил и величины уширения зубьев пил на сторону. (Справочник по лесопилению. Под редакцией С.М.Хасдана. М. Лесная промышленность, 1980, с. 85-127). There is a known breakup and lumbering method for cutting sawn raw materials into lumber, which involves planning and performing cutting in order to ensure optimal volume output of lumber, high quality lumber, and lumber production in accordance with a given specification to calculate the pattern of cutting (deliveries) taking into account the nominal size of lumber, size allowance for shrinkage of wood, thickness of the saws and the broadening of the teeth of the saws on the side. (Handbook on lumbering. Edited by S.M.Hasdan. M. Forest industry, 1980, p. 85-127).

Недостатком известного способа заключается в том, что при расчете схем раскроя, а следовательно, и при выборе величины размерной настройки величину припуска на усушку древесины досок по направлению замеряемого параметра (толщины досок) принимают для данных условий распиловок постоянной для соответствующих номинальных толщин досок независимо от фактического положения выпиливаемой доски относительно оси бревна. Вследствие этого доски одной и той же номинальной толщины, выпиленные из бревна или бруса из зон с различным расстоянием от его оси, будут иметь при требуемой конечной влажности различную фактическую толщину, несмотря на то, что в процессе распиловки они имели одинаковую толщину. The disadvantage of this method is that when calculating the cutting patterns, and therefore when choosing the size setting, the allowance for shrinkage of the wood of the boards in the direction of the measured parameter (thickness of the boards) is taken constant for the given sawing conditions for the respective nominal thicknesses of the boards regardless of the actual the position of the sawn board relative to the axis of the log. As a result of this, boards of the same nominal thickness, sawn from a log or timber from areas with different distances from its axis, will have different actual thicknesses at the required final moisture, despite the fact that they had the same thickness during sawing.

Целью изобретения является повышение качества пиломатериалов путем снижения разнотолщинности досок за счет назначения величины припуска на усушку по толщине в зависимости от положения доски относительно оси бревна. Сопутствующим положительным эффектом является повышение процента полезного выхода пиломатериалов за счет того, что при назначении припуска на усушку по предлагаемому способу абсолютное значение припуска на усушку по толщине доски снижается по мере удаления доски от оси бревна к периферии. The aim of the invention is to improve the quality of lumber by reducing the thickness of the boards by assigning the amount of allowance for shrinkage in thickness depending on the position of the board relative to the axis of the log. A concomitant positive effect is an increase in the percentage of useful yield of lumber due to the fact that when assigning an allowance for shrinkage according to the proposed method, the absolute value of the allowance for shrinkage along the thickness of the board decreases as the board moves from the axis of the log to the periphery.

Поставленная цель достигается тем, что в способе раскроя бревна на пиломатериалы, включающий операции, приемы и параметры режима по определению породы древесины, замеры диаметра бревна, установлению начальной и требуемой конечной влажности пиломатериала, назначению схемы раскроя, выбора требуемого припуска на усушку в зависимости от номинального размера доски, распиловки сырья и сушки досок, измеряют расстояние между центром каждой доски и осью бревна в принятой схеме раскроя, оценивают положение каждой доски в относительной величине, равной отношению замеренного расстояния к радиусу бревна, определяют коэффициент, равный величине отношения высоты распиливаемого бруса к диаметру бревна, рассчитывают коэффициент, равный отношению величины припуска для тангенциальной усушки к величине радиальной усушки для данной породы древесины и для соответствующих значений начальной и требуемой конечной влажности досок и рассчитывают, а затем назначают величину припуска на усушку для каждой доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна в принятой схеме раскроя по формуле. This goal is achieved by the fact that in the method of cutting logs into lumber, including operations, techniques and mode parameters for determining the type of wood, measuring the diameter of the log, establishing the initial and required final moisture content of the lumber, assigning a cutting pattern, selecting the required allowance for shrinkage, depending on the nominal the size of the board, sawing raw materials and drying the boards, measure the distance between the center of each board and the axis of the log in the adopted cutting pattern, evaluate the position of each board in a relative value, equal to the ratio of the measured distance to the radius of the log, determine a coefficient equal to the ratio of the height of the sawn timber to the diameter of the log, calculate a coefficient equal to the ratio of the allowance for tangential shrinkage to the value of radial shrinkage for a given wood species and for the corresponding values of the initial and required final moisture of the boards and calculate, and then assign the amount of allowance for shrinkage for each board, depending on its position relative to the axis of the log in the adopted pattern cutting n formula.

При раскрое бревна на доски величина припуска по толщине
П_i= 10^-2·T_Hi·J

q-0,636(q-1)arctg

.When cutting logs on boards, the size of the allowance for thickness
P _i = 10 ^-2 · T _Hi · J

q-0.636 (q-1) arctg

.

При раскрое бруса на доски величина припуска по толщине
П_i= 10^-2·T_Hi·J

q-0,636(q-1)arctg

, где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя,
П_i величина припуска по толщине на усушку для i-ой доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна, мм,
Т_нi номинальная толщина доски, мм,
J_WT припуск на усушку в тангенциальном направлении,
J_WR припуск на усушку в радиальном направлении,
q

коэффициент устанавливающий соотношение тангенциальной и радиальной усушки древесины,
K_i коэффициент, учитывающий положение i-ой доски относительно расстояния от оси бревна до середины толщины доски к радиусу бревна,
С коэффициент, равный отношению высоты бруса к диаметру бревна.When cutting a bar on a board, the allowance for thickness
P _i = 10 ^-2 · T _Hi · J

q-0.636 (q-1) arctg

where i is the serial number of the board in the adopted cutting pattern,
P _{i the} amount of allowance for shrinkage in thickness for the i-th board, depending on its position relative to the axis of the log, mm,
T _ni nominal thickness of the board, mm,
J _WT shrinkage allowance in the tangential direction,
J _WR shrinkage allowance in the radial direction,
q

coefficient setting the ratio of tangential and radial shrinkage of wood,
K _i coefficient taking into account the position of the i-th board relative to the distance from the axis of the log to the middle of the thickness of the board to the radius of the log,
C coefficient equal to the ratio of the height of the beam to the diameter of the log.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что представленный способ отличается тем, что величину припуска по толщине рассчитывают по приведенным формулам и тем самым изменяют припуск в зависимости от положения доски относительно оси бревна. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the presented method differs in that the size of the allowance for thickness is calculated by the above formulas and thereby change the allowance depending on the position of the board relative to the axis of the log. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа. Исследования и расчеты по предложенным формулам показывают, что величина припуска на усушку древесины по толщине доски значительно уменьшается по мере удаления доски от центра к периферии бревна. Следовательно, назначая каждой доске требуемую фактическую величину припуска на усушку, доски во всей партии после их сушки будут иметь меньшую разнотолщинность. Назначение каждой доске рассчитанную величину припуска позволяет увеличить процент полезного выхода пиломатериалов. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия", дающий положительный эффект. Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not reveal signs that distinguish the claimed solution from the prototype. Studies and calculations using the proposed formulas show that the allowance for shrinkage of wood along the thickness of the board decreases significantly as the board moves from the center to the periphery of the log. Therefore, assigning each board the required actual amount of allowance for shrinkage, the boards in the entire batch after drying will have a smaller thickness difference. The purpose of each board is the calculated allowance allows you to increase the percentage of useful yield of lumber. Therefore, the claimed solution meets the criterion of "significant differences", which gives a positive effect.

П р и м е р (конкретное выполнение). Распиливается древесина лиственницы на лесопильной раме. Начальная влажность выше 30% диаметр распиливаемого бревна D 40 см, сбег 1,5 см/м, длина бревна L 5 м, ширина пропила 4 мм, требуемая конечная влажность досок 20-22% Принятый постав (схема раскроя):

Величина припуска на усушку для размеров досок в тангенциальном направлении J_WT 4% в радиальном направлении J_WR 2,4% Рассчитывают коэффициент q

1,67 Значение K_i для каждой доски определяется по формуле
K_i=

, где A_i расстояние от середины доски по ее толщине до оси бревна.PRI me R (specific implementation). Sawn larch wood on a sawmill frame. The initial moisture content is higher than 30%, the diameter of the sawn log D is 40 cm, the run is 1.5 cm / m, the length of the log is L 5 m, the cut width is 4 mm, the required final humidity of the boards is 20-22%. Accepted delivery (cutting pattern):

Shrinkage allowance for board dimensions in the tangential direction J _WT 4% in the radial direction J _WR 2.4% The q factor is calculated

1.67 The value of K _i for each board is determined by the formula
K _i =

where A _{i is the} distance from the middle of the board along its thickness to the axis of the log.

С учетом номинальной толщины досок, припуска на усушку предшествующих досок, ширины пропила. Given the nominal thickness of the boards, the allowance for shrinkage of the previous boards, the width of the cut.

D_cp средний диаметр бревна на середине длины бревна
D_cp 10(D + 0,5˙1,5 ˙L). Значение коэффициента (С) для принятых в примере условий равен
C

0,59 ≈ 0,6, где Н высота бруса с учетом припуска на усушку.D _cp average diameter of the log in the middle of the length of the log
D _cp 10 (D + 0.5˙1.5 ˙L). The value of the coefficient (C) for the conditions adopted in the example is
C

0.59 ≈ 0.6, where N is the height of the beam, taking into account the allowance for shrinkage.

Результаты расчета величины припуска приведены в табл. 1. The results of calculating the allowance are given in table. 1.

Анализ табл. 1 показывает, что в базовом варианте толщина доски при раскрое бревна завышена в среднем на 0,423 мм и при раскрое бруса завышена в среднем на 0,39 мм. Table analysis 1 shows that in the basic version, the thickness of the board when cutting logs is overestimated by an average of 0.423 mm and when cutting a beam is overestimated by an average of 0.39 mm.

Для оценки качественных показателей процесса выработки пиломатериалов рассчитаны отдельно среднеквадратическое отклонение величины усушки древесины и суммарная величина среднеквадратичного отклонения разнотолщинности досок, учитывающая и процесс пиления и процесс сушки. Возможность появления технического брака при производстве пиломатериалов по ГОСТ 8486-86 оценивалась по уравнению Лапласа, используемого в теории вероятности. Результаты расчета приведены в табл. 2. To assess the quality indicators of the lumber production process, the standard deviation of the amount of wood drying and the total value of the standard deviation of the thickness difference of the boards are calculated separately, taking into account both the sawing process and the drying process. The possibility of technical defects in the production of lumber according to GOST 8486-86 was evaluated according to the Laplace equation used in probability theory. The calculation results are given in table. 2.

Анализ табл. 2 показывает, что использование предлагаемого способа позволит значительно повысить качество распиловки. Средневзвешенный процент повышения выхода кондиционных пиломатериалов равен 2,5% Кроме того повышается несколько сортность пиломатериалов из-за уменьшения влияния такого показателя как обзол. Снизятся расходы электроэнергии и трудозатраты при последующих технологических операциях обработки досок на продольно-фрезерных станках. Table analysis 2 shows that the use of the proposed method will significantly improve the quality of sawing. The weighted average percentage of increase in the output of conditioned lumber is 2.5%. In addition, a somewhat higher grade of lumber is due to a decrease in the influence of such an indicator as a pickup. Electricity and labor costs will be reduced during subsequent technological operations of processing boards on longitudinally milling machines.

Claims (1)

СПОСОБ РАСКРОЯ БРЕВНА НА ПИЛОМАТЕРИАЛЫ, включающий определение породы, замер диаметра бревна, распиловку бревна на брус и доски, установление начальной и конечной влажности, определение припуска на усушку в зависимости от номинального размера доски и их сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пиломатериалов путем снижения разнотолщинности, припуск по толщине на усушку определяют при раскрое бревна на доски по формуле

при раскрое бруса на доски по формуле

где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя;
П_i величина припуска по толщине на усушку для i-й доски в зависимости от ее положения относительно оси бревна, мм;
T_{н i} номинальная толщина доски, мм;
J_{w T} припуск на усушку в тангенциальном направлении,
J_{w r} припуск на усушку в радиальном направлении,

коэффициент, устанавливающий соотношение тангенциальной и радиальной усушки древесины;
K_i коэффициент, учитывающий положение i-й доски относительно оси бревна, равный отношению расстояния от оси бревна до середины тощины доски к радиусу бревна;
C коэффициент, равный отношению высоты бруса к диаметру бревна.METHOD FOR OPENING LOGS TO Lumber, including determining the breed, measuring the diameter of the log, sawing the log into timber and boards, setting the initial and final moisture, determining allowance for shrinkage depending on the nominal size of the board and drying them, characterized in that, in order to improve quality lumber by reducing the thickness difference, the allowance for thickness on shrinkage is determined when cutting logs on boards according to the formula

when cutting timber onto boards according to the formula

where i is the serial number of the board in the adopted cutting pattern;
P _{i the} size of the allowance for shrinkage in thickness for the i-th board, depending on its position relative to the axis of the log, mm;
T _{n i} nominal thickness of the board, mm;
J _{w T the} allowance for shrinkage in the tangential direction,
J _{w r} shrink allowance in the radial direction,

a coefficient establishing the ratio of tangential and radial shrinkage of wood;
K _i coefficient taking into account the position of the i-th board relative to the axis of the log, equal to the ratio of the distance from the axis of the log to the middle of the thickness of the board to the radius of the log;
C coefficient equal to the ratio of the height of the beam to the diameter of the log.

Images