RU2492043C1 - Способ изготовления пиломатериалов - Google Patents
Способ изготовления пиломатериалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492043C1 RU2492043C1 RU2012120314/13A RU2012120314A RU2492043C1 RU 2492043 C1 RU2492043 C1 RU 2492043C1 RU 2012120314/13 A RU2012120314/13 A RU 2012120314/13A RU 2012120314 A RU2012120314 A RU 2012120314A RU 2492043 C1 RU2492043 C1 RU 2492043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- board
- lumber
- drying
- log
- elastic deformability
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лесопильной промышленности и может быть использовано в способах изготовления пиломатериалов путем раскроя бревен и брусьев на пиломатериалы. Способ выполняют с учетом возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их дальнейшей сушке в зависимости от упругой деформативности наружной пласти доски. Перед назначением схемы раскроя определяют упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, и величину допускаемого критерия упругой деформативности доски, на основании чего затем прогнозируют качество выпиленной доски после сушки. Прогнозирование качества сушки пиломатериалов может быть выполнено с помощью диаграммы, полученной с использованием первой математической модели либо с помощью компьютерной программы, основой для разработки которой является вторая математическая модель. Сокращаются потери сухих пиломатериалов из-за дефектов сушки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к лесопильной промышленности и может быть использовано в способах изготовления пиломатериалов путем раскроя бревен и брусьев на пиломатериалы.
Известен ряд способов изготовления пиломатериалов путем 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 (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).
Известные способы направлены на обеспечение валовых, объемных показателей и приводят к получению разнотолщинных досок из-за отсутствия корректировки припуска на усушку для отдельных выпиливаемых досок.
Известен способ изготовления пиломатериалов путем раскроя бревна на пиломатериалы, обеспечивающий повышение качества пиломатериалов путем снижения их разнотолщинности за счет назначения при распиловке припуска на усушку по толщине в зависимости от положения доски относительно оси бревна (RU №2038945, опубл. 1995 г. - прототип).
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность способа изготовления пиломатериалов из-за того, что не учитываются возможные потери выпиливаемых пиломатериалов (досок) при их последующей сушке, результатом чего является низкий выход изготовленных пиломатериалов требуемого качества.
Техническая задача изобретения - повышение эффективности способа изготовления пиломатериалов за счет выполнения на стадии раскроя бревна, а также бруса на пиломатериалы операции прогнозирования возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их последующей сушке с учетом упругой деформативности наружной пласти выпиливаемой доски в зависимости от расположения доски в бревне.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления пиломатериалов, включающий назначение схемы раскроя бревна и бруса, распиловку бревна на брус и пиломатериалы, а также распиловку бруса на пиломатериалы и операцию сушки выпиленных пиломатериалов, выполняют с учетом возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их дальнейшей сушке в зависимости от упругой деформативности наружной пласти доски, при этом перед назначением схемы раскроя определяют упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, и величину допускаемого критерия упругой деформативности доски, на основании чего затем прогнозируют качество выпиленной доски после сушки.
Определение упругой деформативности доски и прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено по диаграмме, содержащей показатель упругой деформативности в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до наружной пласти доски и ее кромок для различных ширин доски и полученной с использованием следующей математической модели (первая математическая модель):
δ - показатель упругой деформативности древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски,
Ex - модуль упругости древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски, МПа;
x - расстояние от середины пласти доски до исследуемой точки, мм;
Et, Er - модуль упругости древесины поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях, МПа;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
Прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено на основе допускаемого критерия величины упругой деформативности доски, заложенной в компьютерных программах и полученной с помощью следующей математической модели (вторая математическая модель):
где
a 1, a 2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:
- способ выполняют с учетом возможных потерь из-за снижения качества выпиленных пиломатериалов при их дальнейшей сушке в зависимости от упругой деформативности наружной пласти доски;
- перед назначением схемы раскроя определяют упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, и величину допускаемого критерия упругой деформативности доски, на основании чего затем прогнозируют качество выпиленной доски после сушки;
- определение упругой деформативности доски и прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено по диаграмме, содержащей показатель упругой деформативности в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до наружной пласти доски и ее кромок для различных ширин доски и полученной с использованием следующей математической модели (первая математическая модель):
δ - показатель упругой деформативности древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски;
Ex - модуль упругости древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски, МПа;
x - расстояние от середины пласти доски до исследуемой точки, мм;
Et, Er - модуль упругости древесины поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях, МПа;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм;
- прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено на основе допускаемого критерия величины упругой деформативности доски, заложенной в компьютерных программах и полученной с помощью следующей математической модели (вторая математическая модель):
где
a 1, a 2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
Это позволит повысить эффективность способа изготовления пиломатериалов за счет выполнения на стадии раскроя бревна, а также бруса на пиломатериалы операции прогнозирования возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их последующей сушке с учетом упругой деформативности наружной пласти выпиливаемой доски в зависимости от расположения доски в бревне.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений, содержащих указанные признаки.
Изобретение применимо и будет использоваться в отрасли в 2012 г.
На фиг.1 изображен один из примеров расположения доски в бревне.
На фиг.2 изображена схема, показывающая изменение упругой деформативности по ширине досок, имеющих разное расположение в бревне.
На фиг.3 изображена схема, поясняющая расчет упругой деформативности по ширине пласти доски.
На фиг.4 изображена диаграмма для определения упругой деформативности наружной пласти доски в зависимости от расположения доски в бревне, полученная с использованием первой математической модели.
На фиг.5 показан фрагмент диаграммы для проверки досок по критерию деформативности.
Разработка заявленного технического решения проведена путем исследования упругой деформативности древесины поперек волокон по направлению ширины пласти доски. За показатель упругой деформативности принята величина обратная модулю упругости, определяющему напряженно-деформированное состояние доски при сушке.
δ - показатель упругой деформативности древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски;
Ex - модуль упругости древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски, МПа;
x - расстояние от середины пласти доски до исследуемой точки, мм;
Et, Er - модуль упругости древесины поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях, МПа;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
При проведении исследований рассматривалось расположение выпиливаемой доски относительно оси бревна в системе координат (фиг.1), где:
a 1, a 2 - координаты кромок доски, соответствующие, расстояниям от оси бревна до левой и правой кромок доски соответственно, мм;
b1 - координата внутренней пласти доски, соответствующая расстоянию от оси бревна до внутренней пласти доски, мм;
b2 - координата наружной пласти доски, соответствующая расстоянию от оси бревна до наружной пласти доски, мм;
точка 0 (начало координат) - геометрический центр сечения бревна, через который проходит продольная ось бревна, контур сечения которого показан в виде окружности с центром в точке 0.
Исследования показали, что увеличение упругой деформативности древесины посередине наружной пласти доски приведет к уменьшению растягивающих напряжений и исключит появление пластевых трещин и образование значительных остаточных напряжений при сушке. Учитывая, что древесина является анизотропным телом и упругая дефоративность изменяется по сечению бревна (1), при составлении схемы раскроя бревна можно выбрать для любой доски такое расположение на схеме, чтобы в средней зоне ее наружной пласти упругая деформативность была наибольшей (фиг.2).
В этом случае анизотропия древесины позитивно влияет на качество сушки досок, а график деформативности (фиг.3) должен быть обращен выпуклостью вверх, тогда BD≥0. Схема, представленная на фиг.3, поясняет расчет упругой деформативности по ширине пласти доски.
Отрезок BD (фиг.3) находят из следующего:
x - расстояние от оси бревна до середины пласти доски, мм;
a 1, a 2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси бревна до левой и правой кромок доски соответственно, мм.
Отрезок B1D есть среднее значение упругой деформативности на кромках доски, которое также вычисляют по формуле (1), подставляя значения x=a 1, x=a 2.
Прогнозирование качества выпиленной доски после сушки может быть выполнено на основе величины допускаемого критерия упругой деформативности доски, полученной с помощью заложенной в компьютерных программах следующей математической модели.
Математическая модель для прогнозирования качества доски после сушки с учетом снижения потерь при сушке из-за пластевых трещин и остаточных напряжений в результате использования формул (1) и (2) и преобразований имеет вид:
где
a 1, a 2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
В формуле (3) напрямую постоянные упругости не содержатся, но присутствует их относительная величина
. Учитывая, что это отношение для большинства пород древесины примерно одинаковое и составляет величину около 0,5, можно с некоторым допущением считать, что формула (3) вполне приемлема в качестве математической модели, заложенной в компьютерных программах.
В результате исследований была также получена диаграмма для определения упругой деформативности наружной пласти доски в зависимости от расположения доски в бревне (фиг.4). Диаграмма содержит показатель упругой деформативности в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до наружной пласти доски и ее кромок для различных ширин досок.
Способ осуществляли следующим образом.
Пример 1
Перед назначением схемы раскроя бревна определяли упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, на основании чего прогнозировали качество предполагаемой выпиливаемой доски после ее сушки. Прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено на основе величины допускаемого критерия упругой деформативности доски, полученной с помощью второй математической модели (3), заложенной в компьютерных программах.
Например, для доски, имеющей на предполагаемой схеме раскроя бревна следующие координаты кромок и пластей:
a 1=0, a 2=150 мм, b1=130 мм, b2=170 мм.
При a 1=0 имеем из формулы (3):
Получено значение 1,0826>1, следовательно, снижения качества доски из-за коробления и растрескивания при сушке не произойдет.
После получения прогноза качества всех предполагаемых к выпиливанию досок после их сушки назначают соответствующую схему раскроя и осуществляют распиловку бревна на брус и пиломатериалы, а также распиловку бруса на пиломатериалы и операцию сушки выпиленных пиломатериалов.
Пример 2
Перед назначением схемы раскроя бревна определяли упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, на основании чего прогнозировали качество предполагаемой выпиливаемой доски после ее сушки. Прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено на основе величины допускаемого критерия упругой деформативности доски, полученной с помощью второй математической модели (3), заложенной в компьютерных программах.
Например, для доски, имеющей на предполагаемой схеме раскроя бревна следующие координаты кромок и пластей:
a 1=0, a 2=150 мм, b1=0 мм, b2=40 мм
Поскольку 0,971>1, доска по критерию деформативности не проходит. При сушке возможно снижение качества из-за остаточных напряжений. Пластевой трещины не появится, поскольку прочность древесины при растяжении в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном.
После получения прогноза качества всех предполагаемых к выпиливанию досок после их сушки назначают соответствующую схему раскроя и осуществляют распиловку бревна на брус и пиломатериалы, а также распиловку бруса на пиломатериалы и операцию сушки выпиленных пиломатериалов.
Пример 3
Перед назначением схемы раскроя бревна определяли упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также - бруса до ее наружной пласти и кромок, на основании чего прогнозировали качество предполагаемой выпиливаемой доски после ее сушки. Определение упругой деформативности доски и прогнозирование качества доски после сушки выполняли по диаграмме, содержащей показатель упругой деформативности в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до наружной пласти доски и ее кромок для различных ширин доски, и полученной с использованием первой математической модели (1).
Например, для доски, имеющей на предполагаемой схеме раскроя бревна следующие координаты кромок и пластей:
доска толщиной 30 мм, шириной 140 мм, с расстоянием от оси бревна до наружной пласти b2=80 мм, имеет координаты кромок: a 1=20 мм, a 2=160 мм.
Располагали на диаграмме деформативности (на фиг.5 представлен фрагмент диаграммы 2) шаблон, соответствующий сечению доски (шаблоны изготавливали в масштабе для любых сечений досок), и проецировали кромки доски на кривую (точки 1 и 2), построенную для координаты наружной пласти b2=80 мм. Соединяем точки 1 и 2 прямой линией. Диаграмма расположена над линией 1-2, что свидетельствует о хорошем качестве сушки этой доски. При соблюдении режима сушки будут отсутствовать пластевые трещины, в пределах допустимых значений будут остаточные напряжения.
Для радиальной доски (см. фиг.5) толщиной 20 мм, шириной 120 мм, при b1=0, b2=20 мм, a 1=80 мм, a 2=200 мм прогнозируются повышенные остаточные напряжения. Пластевые трещины не появятся из-за достаточной прочности древесины на растяжение в радиальной плоскости.
После получения прогноза качества всех предполагаемых к выпиливанию досок после их сушки назначают соответствующую схему раскроя и осуществляют распиловку бревна на брус и пиломатериалы, а также распиловку бруса на пиломатериалы и операцию сушки выпиленных пиломатериалов.
Предлагаемый способ изготовления пиломатериалов путем распиловки бревен на доски, а также брусьев на доски позволяет проводить экспресс-анализ качества сушки на стадии составления схем распиловки с целью сокращения потерь сухих пиломатериалов из-за дефектов сушки. Прогнозирование качества сушки пиломатериалов может быть выполнено с помощью диаграммы (фиг.4), полученной с использованием первой математической модели (1) либо с помощью компьютерной программы, основой для разработки которой является вторая математическая модель (3).
Таким образом, использование изобретения позволит повысить эффективность способа изготовления пиломатериалов за счет выполнения на стадии раскроя бревна, а также бруса на пиломатериалы операции прогнозирования возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их последующей сушке с учетом упругой деформативности наружной пласти выпиливаемой доски в зависимости от расположения доски в бревне.
Claims (3)
1. Способ изготовления пиломатериалов, включающий назначение схемы раскроя бревна, а также бруса, распиловку бревна на брус и пиломатериалы, а также распиловку бруса на пиломатериалы и операцию сушки выпиленных пиломатериалов, отличающийся тем, что способ выполняют с учетом возможных потерь качества выпиленных пиломатериалов при их дальнейшей сушке в зависимости от упругой деформативности наружной пласти доски, при этом перед назначением схемы раскроя определяют упругую деформативность для каждой доски в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до ее наружной пласти и кромок, и величину допускаемого критерия упругой деформативности доски, на основании чего затем прогнозируют качество выпиленной доски после сушки.
2. Способ изготовления пиломатериалов по п.1, отличающийся тем, что определение упругой деформативности доски и прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено по диаграмме, содержащей показатель упругой деформативности в зависимости от расстояния от оси бревна, а также бруса до наружной пласти доски и ее кромок для различных ширин доски, и полученной с использованием следующей математической модели (первая математическая модель):
где δ - показатель упругой деформативности древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски;
Ex - модуль упругости древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски, МПа;
x - расстояние от середины пласти доски до исследуемой точки, мм;
- показатель анизотропии древесины (для большинства пород α2≅0,5);
Et, Er - модуль упругости древесины поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях, МПа;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
где δ - показатель упругой деформативности древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски;
Ex - модуль упругости древесины поперек волокон в направлении наружной пласти доски, МПа;
x - расстояние от середины пласти доски до исследуемой точки, мм;
Et, Er - модуль упругости древесины поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях, МПа;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
3. Способ изготовления пиломатериалов по п.1, отличающийся тем, что прогнозирование качества доски после сушки может быть выполнено на основе величины допускаемого критерия упругой деформативности доски, заложенной в компьютерных программах и полученной с помощью следующей математической модели (вторая математическая модель):
где
- показатель анизотпропии древесины (для большинства пород α2≅0,5);
a1, а2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
где
a1, а2 - координаты кромок доски, соответствующие расстояниям от оси;
b2 - расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120314/13A RU2492043C1 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ изготовления пиломатериалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120314/13A RU2492043C1 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ изготовления пиломатериалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2492043C1 true RU2492043C1 (ru) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120314/13A RU2492043C1 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ изготовления пиломатериалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2492043C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038945C1 (ru) * | 1990-08-06 | 1995-07-09 | Сибирский технологический институт | Способ раскроя бревна на пиломатериалы |
RU2045387C1 (ru) * | 1991-08-23 | 1995-10-10 | Леонид Андреевич Богокин | Способ раскроя кряжа лиственных пород |
RU2062224C1 (ru) * | 1992-08-17 | 1996-06-20 | Сибирский технологический институт | Способ раскроя бруса на доски |
EP1432559A1 (en) * | 2001-04-25 | 2004-06-30 | Mairtek Ky | Sawing method and apparatus |
-
2012
- 2012-05-17 RU RU2012120314/13A patent/RU2492043C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038945C1 (ru) * | 1990-08-06 | 1995-07-09 | Сибирский технологический институт | Способ раскроя бревна на пиломатериалы |
RU2045387C1 (ru) * | 1991-08-23 | 1995-10-10 | Леонид Андреевич Богокин | Способ раскроя кряжа лиственных пород |
RU2062224C1 (ru) * | 1992-08-17 | 1996-06-20 | Сибирский технологический институт | Способ раскроя бруса на доски |
EP1432559A1 (en) * | 2001-04-25 | 2004-06-30 | Mairtek Ky | Sawing method and apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бокшанин Ю.Р. Обработка и применение древесины лиственницы. -М.: Лесная промышленность, 1973. Ветшева В.Ф. Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы. - М.: Лесная промышленность, 1976. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kilic et al. | Effect of machining on surface roughness of wood | |
Ehrhart et al. | Rolling shear properties of some European timber species with focus on cross laminated timber (CLT): test configuration and parameter study | |
Thoma et al. | Evaluation of wood surface roughness depending on species characteristics | |
US7418874B2 (en) | Method for quality assurance of long timber | |
AU2005201049B2 (en) | Methods for quantitatively determining lengthwise shrinkage in wood products | |
Viguier et al. | An innovative method based on grain angle measurement to sort veneer and predict mechanical properties of beech laminated veneer lumber | |
Hochreiner et al. | Cross‐laminated Timber Plates Subjected to Concentrated Loading: Experimental Identification of Failure Mechanisms | |
Johansson | Grading of timber with respect to mechanical properties | |
Ehrhart et al. | European beech (Fagus sylvatica L.) glued laminated timber: Lamination strength grading, production and mechanical properties | |
Baensch | Damage evolution in wood and layered wood composites monitored in situ by acoustic emission, digital image correlation and synchrotron based tomographic microscopy | |
Fredriksson et al. | Using small diameter logs for cross-laminated timber production | |
Wade et al. | Estimating hardwood sawmill conversion efficiency based on sawing machine and log characteristics | |
RU2492043C1 (ru) | Способ изготовления пиломатериалов | |
CA2581427C (en) | Method for reducing warp potential within lumber derived from a raw material | |
IT201800003506A1 (it) | Metodo per stabilire una corrispondenza a posteriori tra un pezzo di legno ed un tronco da cui il pezzo di legno sia stato ottenuto | |
RU2488482C1 (ru) | Способ раскроя бревна на пиломатериалы | |
GIACCU et al. | Dynamic determination of the modulus of elasticity of maritime pine cross-laminated panels using vibration methods | |
Sandberg et al. | Process control and grading in primary wood processing | |
Byzov et al. | Structural sawn timber: resource enhancement | |
Hochreiner et al. | CLT plates under concentrated loading–Experimental identification of crack modes and corresponding failure mechanisms | |
RU2449265C1 (ru) | Способ и устройство определения плотности древесины | |
Curry | Mechanical stress grading of timber | |
Cassens et al. | Modeling lumber manufacturing processes using Monte Carlo computer simulation | |
CN107388973A (zh) | 一种斜射式木质板材毛边的识别装置和识别方法 | |
Baltrušaitis et al. | The influence of log offset on sawn timber volume yield |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140518 |