Программа для расчета выхода заготовки из бревна. Как оптимизировать выход пиломатериала из круглого леса

Для получения на выходе высокого процента пиломатериалов из круглых брёвен, применяют несколько разных технологий, включающих определённые циклы действий. По времени распиловка круглого леса и трудозатратность процесса бывает разной, в зависимости от выбранного метода обработки, места проведения работ, сезона. Так, некоторые предприятия строят цеха по первичной обработке сырья рядом с местом заготовок леса и экономят на этом.

В обработку идут не только стволы, но и большие ветки. Заготовки круглого леса сортируются по размерам и наличию коры. Стволы, не прошедшие сортировки, используются в дальнейшем для черновых работ (изготовления строительных лесов и др.). При приёмке сырья от поставщика проверяется не только кубатура, но и наличие повреждений, гнили, сучков – такие материалы не соответствуют техническим условиям. Изъяны древесины снижают на выходе процент готовой продукции, а сучки могут повредить оборудование.

Перед распиловкой часто проводится окорка стволов (удаление коры на специальном станке) – этот процесс необязателен, но считается экономичным:

• из-за отсутствия застрявших камушков и песка в коре пила сохраняется от преждевременного износа;
• повышается качество стружечного материала;
• некоторые предприятия не принимают в обработку горбыль с неокоренных брёвен;
• погрешность результатов при сортировке леса с помощью электроники снижается.

Типы раскройки леса

Прежде всего надо определиться с типом распила – их несколько. Тангенциальный – разрез идёт по касательной к годичным кольцам, поверхность получается с узорами в виде колец, арок. Доски, полученные таким способом, дешевле, но имеют высокие проценты усушки и разбухания.

Радиальный – разрез по радиусу, перпендикулярен годичным кольцам, рисунок равномерный, выход доски небольшой, но она отличается повышенным качеством и большей прочностью.

Рустикальный – проводится под любым углом, видны дефекты, сучки, заболонь и др.

Способы распила

Для каждого конкретного случая выбирается способ распила.

Вразвал – самый экономичный, почти без отходов, высокий процент готового леса. На выходе получаются необрезные доски и два горбыля.

С брусовкой – вначале получают двухкантный брус, необрезные доски, два горбыля. Затем брус распиливается перпендикулярно спилу на обрезные доски, по краям получаются две необрезные доски и два горбыля.

Секторный – вначале бревно распиливается на 4–8 секторов, а затем каждый из них на радиальные или тангенциальные материалы. Иногда в центре выпиливаются несколько необрезных досок.

Развально-сегментный – при таком распиле в центре ствола выпиливают две или несколько необрезных досок, а по бокам – из сегментов распиливаются обрезные односторонние доски.

Брусово-сегментный – похож на развально-сегментный, только в середине бревна выпиливается двухкантный брус, который затем распиливается на обрезные доски. Процент выхода пиломатериалов большой.

Круговой – после отпила одной или нескольких необрезных досок бревно поворачивается на 90 0 и отпиливаются следующие доски. Такой метод применяется, когда крупное бревно поражено в центре ядровой гнилью. С его помощью отделяется здоровая от низкокачественной древесины.

Агрегатный – с применением фрезерных инструментов и круглых пил одновременно с качественными пиломатериалами получают на выходе технологичную щепу (вместо горбылей и реек). Такая комплексная обработка леса позволяет рационально использовать сырьё и трудовые затраты. Получается безотходное производство готового пиломатериала.

Необходимый инструмент

Выбор инструментов зависит от количества планируемой готовой продукции, её качества и размеров изделий. Чаще всего распил выполняют циркулярной пилой. На определённых этапах производства требуется применение специальных станков.

Циркулярная пила выполняет точные надрезы в любых направлениях, прекрасно справляется с любыми размерами бревна, подходит для профессионального и домашнего использования.

Применяется для домашнего использования, когда надо заготовить небольшое количество пиломатериалов. Проще выполнить более трудную работу с помощью бензопилы, чем покупать дорогое оборудование. К ней понадобятся только специальная насадка, закрепитель для ствола и направляющие распила.

Станки для снятия коры. Они довольно дорогие, но при регулярном использовании на предприятии, где выполняются большие объёмы работ, быстро окупаемы. Их необязательно использовать, но желательно, потому что при этом можно получить ряд экономических преимуществ и удобств в производственном процессе.

А также понадобится:

• Дисковый станок – для получения из леса необрезных материалов на выходе.
• Ленточная пилорама даёт выход качественных пиломатериалов и низкий процент отходов.
• Рамная пилорама – не нуждается в фундаменте и её можно устанавливать прямо в местах лесозаготовок.
• Универсальные станки способны дать на выходе даже из низкосортной древесины качественный материал.

На предприятиях с массовым производством для получения сверхточных и качественных изделий устанавливаются целые комплексы современного оборудования, и распиловка леса проводится любой сложности.

Технологическая карта распиловки

Для подсчёта оптимального процента получения из бревна готовых пиломатериалов составляется карта распиловки леса. Эти расчёты можно сделать самостоятельно или воспользоваться специальной компьютерной программой. Такую информацию ещё можно получить в обычном справочнике, где собрана информация о проведении лесопильных работ.

Карта раскроя позволяет определить, сколько будет на выходе готовых изделий, какой процент отходов пойдёт на переработку. По этим данным, можно определить конечную стоимость продукции. Результат может во многом зависеть от породы леса. Существуют некоторые меры для увеличения процента выхода пиломатериалов.

Процент пиломатериала на выходе – это готовая для использования в работе, полезная древесина. Отходы – сырьё для получения плит МДФ, ДСП, ДВП. Эти объёмы будут зависеть от диаметра дерева, видов изготавливаемых изделий из цельной древесины, варианта пиления.

Процент из кругляка

Точный подсчёт каждого кубометра древесины – дорогого натурального сырья, важен на каждом деревообрабатывающем предприятии. Кубометры круглого леса подсчитывают несколькими способами.

По объёму транспорта. На каждый вид транспорта подсчитывается и устанавливается своя кубатура леса. Например, в вагоне вмещается 70,5 кубов круглой древесины. Тогда в трёх вагонах её будет 22,5 кубов. Такой метод подсчёта ускоряет приёмку сырья, особенно это важно при большом количестве поступившего груза. Но при этом существует большая погрешность в результатах подсчётов таким способом.

Расчёт по объёму одного ствола. Если вся лесозаготовка состоит из одинаковых по размеру лесоматериалов, то подсчитав объём одного, можно сосчитать их все и умножить на кубатуру одного. Такой способ более точный, но требует много времени и привлечения большего количества работников для приёмки груза.

Автоматизированные системы с измерительными рамками. Эти измерения дают более высокие проценты точности, чем проводимые людьми. Когда брёвна проходят через измерительную рамку, то учитываются все утолщения и кривизна ствола и даже сучки. При этом можно сразу и сортировать стволы.

Способ подсчёта путём умножения объёма на коэффициент. Измеряется высота, ширина, длина штабеля и умножается на коэффициент. Такой подсчёт быстрый, но с низким процентом точности. Применяется когда надо срочно определить количество кубометров.

Зависимость итогового процента выхода от технологии пиления

Чтобы увеличить выход готовых пиломатериалов, необходимо оптимизировать сам процесс распиловки. Особенно это касается работы с заготовками, имеющими кривизну, повреждения или другие изъяны:

• Сначала надо выбрать и запустить в производство только качественный лес.
• Затем выбрать стволы с повреждениями на торцах (гнилью, трещинами) и сделать отторцевание этих мест.
• При участке ствола с гнилой сердцевиной, надо его удалить, а оставшуюся древесину разрезать на пиломатериалы. Они будут короче, но лучшего качества.
• А также для получения высококачественной доски подходит метод кругового распила.
• Выше процент выхода при распиловке лесоматериалов с большим диаметром.

Выход также зависит от качества бревна, сорта древесины, используемого оборудования. Новое качественное, хорошо настроенное оборудование позволяет обрабатывать стволы почти без потерь.

Эффективность раскроя леса можно увеличить, если принимать заранее специальные меры. Для этого надо произвести точные расчёты с помощью цифровых программ. Если это делать вручную, то процент брака на выходе будет больше. Следует заранее учесть, что из хвойных пород леса получается больше процент на выходе пиломатериалов. Потому что стволы у них ровные, большие, менее подвержены гниению и поэтому почти без брака. Из лиственных большой объём часто выбраковывается.

Для рационального использования древесины лучше брать короткие брёвна. Но в отечественном производстве обычно для распиловки берут стволы длиной от 4 м и более. Из-за их кривизны на выходе получается большой процент брака.

Все фото из статьи

В этой статье мы расскажем о том, как выполняется раскрой бревна на ленточной пилораме. Кроме того, мы рассмотрим, каковы критерии подбора того или иного способа обработки древесины и как это влияет на характеристики готовых пиломатериалов.

Способы раскроя бревен для получения различных пиломатериалов разрабатывались и совершенствовались с давних пор, так как это единственная возможность получить из цельного ствола дерева обрезную доску, брус и прочие категории аналогичных изделий.

С давних пор по сей день способы обработки древесины эволюционировали, а кроме того, появилось новое более производительное оборудование, позволяющее получить необходимые пиломатериалы быстро и с минимальным количеством производственных отходов.

Особенности переработки древесины

Инструкция обработки сырья и получения пилопродукции состоит из целого ряда технологических операций, включая продольный раскрой бревен, торцовку пиломатериалов и обрезку по ширине, сортировку по типоразмерам, сортировку по качеству изготовления, сушку и складирование.

Каждый из перечисленных этапов важен с точки зрения качества готовой продукции. Но, именно раскрой является наиболее трудоёмким и ответственным этапом, в ходе которого формируются основные характеристики готовых пиломатериалов.

Составление плана раскроя бревен на пиломатериалы (выбор подходящего способа переработки) зависит от породы древесины, от типоразмеров сырья, от степени влажности, от плотности и твердости и от многих других факторов. Разумеется, способ переработки сырья в немалой степени определяется исходя из уровня технической оснащенности предприятия.

Рассмотрим, какое оборудование применяется для промышленной распиловки древесины и какие способы актуальны для каждой категории этого оборудования.

Оборудование для раскроя и особенности его применения

Для продольного раскроя бревен применяются следующие категории оборудования:

• Одиночные ленточные или круглые (циркулярные) пилы – традиционное решение, используемое с давних пор.
• Группа рамных пил — более прогрессивное решение, которое позволяет существенно повысить производительность переработки сырья без ущерба для качества готовой продукции.

Рассмотрим подробнее особенности применения перечисленных категорий оборудования.

1. Индивидуальная распиловка - это метод, при котором применяются одиночные пилы. В этом случае за один проход пилы удается получить только один рез. Поэтому древесный ствол целиком удается раскроить за несколько проходов.

Важно: Преимуществом индивидуальной распиловки является независимость каждого последующего реза от предыдущего.
То есть, распиловка может осуществляться в разных плоскостях.
В итоге появляется возможность более рационально использовать те или иные свойства разных частей бревна.

В то же время этот метод малопроизводителен, а потому не пригоден для применения в условиях крупных деревообрабатывающих предприятий.

1. Групповая распиловка - это технологический процесс, в ходе которого используется группа рамных пил.
   Преимуществом данного метода является то, что бревно разделывается полностью за один проход. За счет этого экономится время и, как следствие, удешевляется продукция. Но нужно помнить, что групповая распиловка выполняется в одной плоскости.
   На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие категории оборудования для групповой распиловки:

• узко-просветные вертикальные рамы, станки с круглыми пилами, фрезернопильные станки (диаметр перерабатываемого сырья от 14 до 22 см).
• средне-просветные вертикальные рамы (диаметр от 24 до 48 см)
• широко-просветные вертикальные рамы, двойные и четверные агрегаты ленточнопильного типа (диаметр перерабатываемого сырья свыше 50 см).

Расчет оптимального распила бревна с помощью программы Excel. Для каждой лесопилки важно максимально минимизировать сырьевые отходы производства. От этого существенно зависит рентабельность производства строительного бревна.

Пример расчета распила строительных бревен в программе Excel

Программа для расчета распила бревна будет полезна малым предпринимателям готовым создать свой бизнес по производству оцилиндрованных бревен и стройки деревянных

На распил поступает некоторое количество бревен, длиной 10 метров каждая. Лесопилкой заключен контракт на поставку сырья из древесины в таком количестве:

• 100 бревен по 5 метров;
• 200 бревен по 4 метра;
• 300 бревен по 3 метра.

Каким будет оптимальное количество бревен, которые должны быть распилены для выполнения контрактных условий? Иными словами, как распилить доски с минимальным количеством отходов производства?



Решение задачи на распилы бревен

Для составления модели решения необходимо определить все возможные варианты распила бревна длинною по 10 метров каждое на 3-, 4- и 5-метровые отрезки с учетом длины отходов. Результатом таких расчетов является выявление 6 вариантов распила:

1. 2 бруса по 5м (0м отходов).
2. 2 бруса 5м + 4м (1м отходов).
3. 2 бруса 5м + 3м (2м отходов).
4. 3 бруса 3м + 3м + 4м (0м отходов).
5. 2 бруса по 4м (2м отходов).
6. 3 бруса по 3м (1м отходов).

По условию задачи X і распиливаются способом і. Тогда будет верна схема:

F = X 1 + X 2 + X 3 + X 4 + X 5 + X 6 => min

Можно составить такую систему:

Следующим шагом будет подготовка таблицы Microsoft Excel, которая будет содержать исходные условия задачи.

Для расчета левой части ограничения и целевой функции вводятся соответствующие формулы. Ячейки J3:J5 заполоните этими формулами:

А в ячейку B8 введите формулу: =СУММ(B7:G7).

Далее заполняется форма модулей «Поиск решения» и «Параметры поиска решения». Для этого перейдите на ячейку B8 и воспользуйтесь инструментом на вкладке «ДАННЫЕ»-«Анализ»-«Поиск решения». Если на этой вкладке у Вас отсутствует данный инструмент, тогда ознакомьтесь с инструкцией.

Кряжи для пиления сначала раскраивают, делят на части вдоль. Раскрой бревна осуществляют продольными пилами (круглыми, рамными или ленточными) в количестве одной пилы или группы пил.

Распил: индивидуально или группой

Распиловка бревен одной пилой именуется индивидуальной, поскольку каждый раз производится один пропил в каком угодно направлении, отделяется лишь 1 часть от единицы сырья. Распиливание индивидуальным способом ведется на ленточном или круглопильном станках.

Групповой вариант предполагает задействование более двух пил, иногда распиловка бревна может насчитывать от шестнадцати до двадцати пил.

Всеми пилами выполняются резы параллельные. Без вскрытия качеств у древесины проводится групповой распил, его другое название — слепой способ.

Групповое распиливание свойственно больше рамам лесопиления, гораздо реже его осуществляют круглопильными станками.

Индивидуальный распил бревен предоставляет возможность эффективнее использовать качества различных частей древесины. Но его производительность недостаточна для кряжей с малым и средним диаметром (до 30 или 40 см). Групповую распиловку бревна не применяют для кряжей с диаметром выше среднего (свыше 80 или 90 см), поскольку работа большинства пил на значительной высоте пропилов и большой массе станков крайне затруднена.

Способы распиловки бревен: а — вразвал; б - с брусовкой на один брус; в — с брусовкой на два бруса; г — секторный; 1 — на пиломатериалы радиальной распиловки, 2 - на пиломатериалы тангентальной распиловки; д — развально-сегментный; е — брусово-сегментный; ж — круговой.

Распил бревен с большим диаметром выполняют только по индивидуальному варианту. Ему отдается предпочтение и для кряжей средних и больших размеров с присутствием в них не особо однородной по составу древесины, в число которой входит дерево перестойного леса и большинства твердолиственных пород (бука, дуба), чему и обязано широкое распространение этого способа в Азии и Америке.

Групповая распиловка бревна характерна для пиловочного материала малого и среднего диаметра со сравнительно однородной структурой или малоценного. Этот критерий применим к хвойным, некоторым мягколиственным породам. Этим и объяснимо широкое внедрение групповой распиловки бревна на рамах лесопиления в России и некоторых государствах Европы.

Пропилы в древесине выполняют, направив пилу по длине древесных волокон (сонаправленно образующей кряжей) или же перпендикулярно (с углом наклона) длине волокна. Для распиловки бревна группой характерно направление, которое выполняют параллельно оси бревен.

Пропилы направляют согласно радиусам сечения ствола поперек (либо близко к ним), по касательной к годичным кольцам (или близко к ним) либо таким образом, чтобы они принимали промежуточное расположение. При первом варианте получают пиломатериалы радиального распила, при втором — тангенциального, в последнем — смешанного (полутангенциального, полурадиального).

Распиливание с точно заданным направлением для пропилов (тангенциальным, радиальным или параллельно длине волокон) называется ориентированным.

Выполняемая подобным образом распиловка бревна наделяет продукты лесопиления дополнительными свойствами, отмеченными ранее. Подчеркнем, что направление пропила может стать отдельным критерием увеличения качества пиломатериалов, получаемых из древесины низких в сравнении сортов. Самый большой выход пиломатериалов в ориентированной распиловке получается путем индивидуального метода раскроя.

Вернуться к оглавлению

Существующие способы распиловки

Схемы поставов: а — симметричный нечетный постав; б — симметричный четный постав; в — несимметричный постав; 1 - сердцевинная доска; 2 - центральные доски; 3 — боковые доски.

• вразвал;
• кругом;
• брусовкой;
• секторный;
• сегментный.

Согласно параллельной поверхности пропила выполняется распиловка бревна вразвал, в итоге получают необрезную доску. Из нее средние будут принадлежать к радиальной распиловке, боковые с краев — к тангенциальной, а оставшиеся примут промежуточное расположение.

Распил бревен вразвал применяют, когда планируется получить необрезную доску. К примеру, чтобы выполнить в дальнейшем их раскрой на относительно короткие заготовки. Этот способ зачастую используют для получения обрезной доски из тонкомерного бревна ввиду того, что при других вариантах происходит сильное уменьшение ширины доски. Например, в 1,16 раза больше удается получить ширину обрезной доски при распиловке вразвал (здесь ширина — 0,73), нежели при брусовочном способе (ширина доски достигает 0,63 от диаметра вершины бревна).

Распил бревен брусовкой ведется так: первым делом из бревна выкраивают двухканатный брус с боковыми досками, в последующем его раскраивают на доски. Все доски из середины получаются чистообрезными равноширокими, ширина их равняется толщине бруса. Присутствие таких досок, получаемых из бревна, составляет 65-70% всего объема пилопродуктов. Это дает возможность принимать заказы на пиломатериалы заданной ширины, которым присуща распиловка бревна тангенциальным методом.

Если бревна имеют большой диаметр, то способом с брусовкой выполняют распил бревен, используя в схеме раскроя два и три бруска. Это объяснимо тем, что требуемая ширина доски и диаметр бревна имеют большую разницу. Распил бревен с двумя брусками при производстве обрезной доски возможен, если диаметр бревен составляет 30 см, при 45-сантиметровом диаметре — распил бревен с тремя брусками. Как индивидуальным способом, так и групповым способом может быть выполнен вариант с брусовкой распила бревен.

а - на линии агрегатной переработки бревен (ЛАПБ); б - на Фрезерно-
пильных станках; в - на фрезерно-брусующих станках; 1 - обрезные доски; 2 - технологическая щепа: 3 - необрезные доски; 4, 5 -соответетвенно двухкантные и четырехкантные брусья.

Суть: после отрезания очередной доски бревно можно поворачивать вкруговую его продольной оси сколько угодно раз. Каждый следующий рез таким образом может иметь направление:

• параллельно предшествующему;
• перпендикулярно предшествующему;
• под разным углом.

Круговая распиловка бревна применяется исключительно в индивидуальном распиле.

Обычно выбирают параллельное и нередко перпендикулярное направления.

Распил бревен сегментным способом состоит в том, что из срединной части бревна выпиливают тонкий брус или несколько досок, а с боков получают 2 пластины, которые в поперечном сечении принимают вид сегментов.

В будущем эти пластины можно распилить двумя способами: перпендикулярно производя пропилы согласно пласти (получаются в основном радиальные пилопродукты) либо параллельным распиливанием согласно пласти (получаются тангенциальные пилопродукты). Первый вариант сегментов применяют на рамах лесопиления, чтобы получить радиальные пиломатериалы, распил бревен ведется с диаметром свыше 30 см. Распил по такой схеме может выполняться индивидуально.

Распиловка бревна вторым способом сегмента по геометрическому положению мало чем отличима от распиливания вразвал, но раскраивание пластин в этом случае возможно осуществлять только индивидуально.

Распил бревен секторным методом: сначала бревно раскраивают на 4-6 элементов, которые при поперечном сечении принимают форму секторов. Каждый отдельный сектор в последующем распиливают на доски радиальным либо близким к нему направлениям.

Вернуться к оглавлению

Раскрой бревен на доски бензопилой при помощи вертикальной насадки

Здесь важно отметить, что в таком случае не требуется профессиональный распил бревен с минимальным числом отходов. Если в хозяйстве имеется бензопила со специальной насадкой для продольного раскроя бревна, то можно избежать множества мелких проблем. Например, чтобы заколотить отверстие в сарае, нужно несколько досок. А в саду тем временем как раз засохла старая яблоня. При помощи насадки есть хорошая возможность получить недостающий материал.

В целях продольного распила бревна бензопила имеет приспособления вертикальные и горизонтальные. Самый простой — вариант №1. К шине у основания пилы крепят адаптер. Направляющая планка обеспечивает прямолинейность передвижения адаптера. Всю конструкцию прикрепляют к доске, служащей упором для выполнения распила и одновременно направляющей. Точность такого устройства является невысокой: им можно нарезать только грубые доски или бревна незамысловатой квадратной формы. Хотя перед устройством иной задачи и не стоит.

Вернуться к оглавлению

Горизонтальная распиловка бензопилой

Распиловка бревна более высокой точности возможна благодаря горизонтальной конструкции, представляющей жесткую раму, крепящейся к шине бензопилы в двух местах — на конце и у ее основания. При этом места креплений можно перемещать, задавая нужную ширину пропила. Естественно, что такое устройство рассчитано на пиление небольшого бревна, у которого диаметр равен длине шины.

Необходимую толщину досок возможно установить, используя направляющий элемент. Первый горизонтальный распил бревна сложнее выполнять, чем остальные. Для получения ровного спила древесины к бревну крепят дополнительно направляющую раму, служащую базой для упора. При следующих этапах раскроя бревна на доски базовой поверхностью для упора, как и направляющей, будет выступать уже ровная поверхность, полученная в предыдущем спиле.

Важно отметить: при всем старании свести отходы к минимуму не получится, как это можно сделать на обычной пилораме. Для начала бревну следует придать квадратную форму, отпилив верхнюю часть со всех сторон. И только после этого приступают к раскрою бревна на доски.