76
.pdfМинистерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Теоретические основы методов раскроя древесного сырья
Методические указания для самостоятельной работы по направлению подготовки магистров 250400.68 – «Технология
лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль – «Технология деревообработки» для очного обучения
Воронеж 2015
УДК 674.093
Теоретические основы методов раскроя древесного сырья:
Методические указания для самостоятельной работы по направлению подготовки магистров 250400.68 – «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» профиль – «Технология деревообработки» для очного обучения / Е.В. Кантиева, А.А. Мещерякова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2015. – 12 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
Рецензент: к.т.н., инженер-конструктор ОАО ХК «Мебель Черноземья» (г. Воронеж) Чеботарева И.М.
2
1. Введение
Учебным планом по направлению подготовки магистра 250400.68 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, профиль - «Технология деревообработки» предусмотрено изучение курса «Теоретические основы методов раскроя древесного сырья».
Программа курса включает изучение теории методов раскроя древесного сырья на пиломатериалы и заготовки для изделий мебели, столярно-строительных изделий, малоэтажного домостроения и др. при комплексном использовании древесины.
Врезультате освоения дисциплины студент должен:
•знать теорию раскроя пиловочных бревен на пилопродукцию с заданной размерно-качественной характеристикой, обеспечивающую максимальное использование сырья;
•знать технологию производства пиломатериалов и заготовок, базирующуюся на теории раскроя, современном оборудовании, достижениях технических наук, передовом опыте;
•знать организацию рабочих мест на всех этапах производства пиломатериалов;
•уметь составлять спецификацию пиловочного сырья и пиломатериалов, принимать их по качеству и количеству;
•уметь выбирать способы раскроя бревен на пиломатериалы в зависимости от размерно-качественной характеристики сырья и требуемой к выпиловке продукции;
•уметь проектировать оптимальные поставы на раскрой бревен; разрабатывать эффективные технологические процессы производства продукции на базе информационного обеспечения
исовременного оборудования.
2.Общие указания
Методические указания предназначены для студентов 1-го курса (2-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.
3
Таблица 1 - Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы |
Трудоемкость |
|||
|
|
|
Всего |
В зачетных |
|
|
|
часов |
единицах |
Общая |
трудоемкость |
144 |
4 |
|
дисциплины |
|
|
|
|
Аудиторные занятия: |
45 |
1,25 |
||
Лекции (Л) |
|
|
9 |
0,25 |
Практические занятия (ПЗ) |
18 |
0,5 |
||
Лабораторные работы (ЛР) |
18 |
0,5 |
||
Семинары (С) |
|
- |
- |
|
Занятия, |
проводимые в |
18 |
0,5 |
|
интерактивной форме |
|
|
||
Самостоятельная |
работа |
63 |
1,75 |
|
(Сам) |
|
|
|
|
Виды итогового |
контроля |
36 |
1,0 |
|
(зачет, экзамен) |
|
экзамен |
|
Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.
Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к экзамену.
Лабораторные занятия посвящены изучению распределения пороков на лесо- и пиломатериалах, их влияния на выбор способа распиловки; оптимизации раскроя пиломатериалов на заготовки.
Практические занятия посвящены получению навыков по определению параметров пиломатериалов при различных способах распиловки; расчетам режимов работы бревнопильного оборудования; составлению нескольких вариантов организации лесопильных потоков и потоков раскроя пиломатериалов на заготовки.
3. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1 Введение. Продукция лесопильно-деревообрабатывающих производств.
Общая мировая и российская характеристика и направление развития лесопильно-деревообрабатывающего производства. Основная продукция,
4
продукция, получаемая из вторичного сырья. Комплексное использование древесины. Размерная и качественная характеристики продукции и пиловочного сырья.
Раздел 2 Теоретические основы раскряжевки хлыстов.
Математическое описание формы хлыстов и бревен для выработки пиломатериалов. Общие закономерности распространения пороков (сучков, гнили, трещин, кривизны и др.) в хлыстах и бревнах и их математическое моделирование в имитационных моделях. Предмет теории раскряжевки хлыстов на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях. Критерии оптимальности раскряжевки. Графические и аналитические методы максимизации цилиндрического объема пиловочных бревен без учета и с учетом качественных зон и формы (кривизны, сбежистости) хлыстов. Оптимизация раскроя хлыстов на ЭВМ по критерию максимального выхода пиломатериалов.
Раздел 3 Теоретические основы раскроя бревен на пиломатериалы. Предмет теории раскроя бревен и основные этапы ее развития. Способы
раскроя бревен и области их применения. Развальный, брусово-развальный, комбинированные (развально-сегментный, брусово-сегментный и др.), круговой, со склеиванием. Поставы и критерии их оптимальности. Основные положения теории максимальных и оптимальных поставов. Оптимальная ширина и длина обрезных досок, выпиливаемых из необрезных. Отходы в сбеговые рейки и оторцовки. Понятие пифагорической и параболической зоны в бревнах. Охват толщины бревна поставом. Оптимальные размеры бруса для получения ширины обрезных пиломатериалов. Раскрой бревен развально-сегментным и брусово-сегментным способом для получения радиальных пиломатериалов. Раскрой бревен с учетом их качества. Моделирование и оптимизация раскроя бревен на ЭВМ.
Графические методы составления и расчета поставов. Графики проф. Аксенова, Титкова, Батина для определения оптимальной толщины пиломатериалов. График-квадрант для определения ширины и длины необрезных и обрезных пиломатериалов, параметров обзола у обрезных пиломатериалов. Аналитический метод составления и расчета поставов. Прогнозирование качественного состава пиломатериалов при раскрое пиловочных бревен.
Раздел 4 Теоретические основы раскроя пиломатериалов на заготовки. Методы и способы раскроя необрезных и обрезных пиломатериалов. Распределение сучков на пластях досок. Теоретические положения раскроя
5
досок на заготовки. Критерии оптимальности раскроя. Базирование пиломатериалов при их раскрое. Моделирование и оптимизация раскроя пиломатериалов на заготовки.
4. Лабораторные и практические занятия
Перечень лабораторных и практических работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2 и табл. 3.
Таблица 2 - Перечень лабораторных работ |
|
Количество часов |
|||
№ п/п |
Тема лабораторной работы |
|
|||
|
Исследование |
влажности |
и |
плотности |
|
1 |
древесины и их изменчивость в стволе дерева |
2 |
|||
2 |
Исследование влияния размеров и структуры |
|
|||
|
годичного слоя на плотность древесины |
2 |
3Исследование распределения сучков на поверхности бревен и их влияние на
|
ориентирование бревен при распиловке |
|
4 |
|||
4 |
Исследование |
распределения сучков |
на |
4 |
||
|
пластях пиломатериалов и их влияние на |
|
||||
|
раскрой досок на заготовки |
|
|
6 |
||
5 |
Оптимизация |
раскроя |
пиломатериалов |
на |
||
|
заготовки |
|
|
|
|
18 |
Итого: |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 - Перечень практических работ |
|
|
Количество часов |
|||
№ п/п |
Тема практической работы |
|
|
|||
1 |
Исследование |
влияния |
способов |
раскроя |
4 |
|
|
бревен на размерные и объемные показатели |
|
||||
|
выпиливаемых досок |
|
|
|
|
|
2 |
Исследование |
выхода |
обрезной |
|
||
|
пилопродукции |
при |
распиловке |
бревен |
4 |
|
|
параллельно продольной оси и параллельно |
|
||||
|
образующей |
|
|
|
|
2 |
3 |
Расчет режима работы лесопильной рамы |
|
||||
4 |
Определение параметров пиломатериалов при |
2 |
||||
|
развально-сегментном способе раскроя. |
|
3 |
|||
5 |
Организация лесопильных потоков на базе |
|||||
|
различных |
типов |
бревнопильного |
|
||
|
оборудования. |
|
|
|
|
3 |
6 |
Организация потоков раскроя пиломатериалов |
|||||
|
на заготовки |
|
|
|
|
18 |
Итого: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
5. Самостоятельная работа студентов
Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение студентов. Темы этой работы представлены в табл.4.
Таблица 4 - Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение
№ п/п |
Тема самостоятельной работы |
|
|
|
Номер |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
источника |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
1 |
Графические и аналитические методы максимизации |
1о |
||||||
|
цилиндрического объема пиловочных бревен без |
|
||||||
|
учета и |
с учетом |
качественных |
зон и |
формы |
|
||
|
(кривизны, сбежистости) хлыстов. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
2 |
Общие |
закономерности распространения |
пороков |
1о, 7д, 10д |
||||
|
(сучков, гнили, трещин, кривизны и др.) в хлыстах и |
|
||||||
|
бревнах |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Моделирование и оптимизация раскроя бревен на |
1о |
||||||
|
ЭВМ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
Математическое |
моделирование |
и |
оптимизация |
1о |
|||
|
раскроя бревен неправильной формы. |
|
|
|
||||
5 |
Понятие о поставах. Основные теоретические |
1о, 7д, 10д |
||||||
|
положения теории раскроя для составления и |
|
||||||
|
расчета поставов на ЭВМ (по Р.Е. Калитиевскому). |
|
||||||
6 |
Оптимизация раскроя хлыстов на ЭВМ по критерию |
1о |
||||||
|
максимального выхода пиломатериалов. |
|
|
|||||
7 |
Аналитический метод составления и расчета |
1о, 7д, 10д |
||||||
|
поставов. |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Моделирование |
и |
оптимизация |
раскроя |
1о, 2д |
|||
|
пиломатериалов на заготовки. |
|
|
|
|
|||
9 |
Метрологическое |
обеспечение |
технологического |
1о |
||||
|
процесса производства пиломатериалов и заготовок. |
|
||||||
|
Автоматизация |
и |
компьютеризация |
средств |
|
|||
|
регистрации и контроля. |
|
|
|
|
|||
10 |
Схемы планировочных решений лесопильных цехов |
1о, 2д, 7д |
||||||
|
на базе различного бревнопильного оборудования. |
|
||||||
11 |
Планировочные решения цехов по раскрою |
1о, 2д, 7д |
||||||
|
пиломатериалов на заготовки. |
|
|
|
|
7
Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся.
Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний студента.
После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ и практических работ студент допускается к сдаче экзамена.
Контрольные вопросы к экзамену для студентов очного обучения приведены ниже.
6.Контрольные вопросы
1.Направление развития лесопильно-деревообрабатывающих производств.
2.Классификация продукции лесопильного производства.
3.Технологическая кора, технологические опилки, технологическая щепа и другие виды продукции, получаемой из вторичного сырья.
4.Характеристика имитационной эллиптической модели формы хлыстов и бревен Пижурина-Розенблита.
5.Характеристика таксационной модели формы хлыстов и бревен
Анучина.
6.Характеристика полиномиальной модели формы хлыстов и бревен Петровского.
7.Общие закономерности распространения пороков (сучков, гнили, трещин, кривизны и др.) в хлыстах и бревнах
8.Раскряжевка хлыстов на пиловочные бревна. Предмет теории, критерии оценки.
9.Графические и аналитические методы максимизации цилиндрического объема пиловочных бревен без учета и с учетом качественных зон и формы (кривизны, сбежистости) хлыстов.
10.Оптимизация раскроя хлыстов на ЭВМ по критерию максимального выхода пиломатериалов.
11.Характеристика развального и брусово-развального способов раскроя бревен на пиломатериалы. Критерии эффективности.
12.Характеристика сегментного и кругового способов раскроя бревен на пиломатериалы. Критерии эффективности.
8
13.Характеристика комбинированных (развально-сегментного, брусово-сегментного и др.) способов раскроя бревен на пиломатериалы. Критерии эффективности.
14.Предмет теории раскроя бревен и основные этапы ее развития.
15.Составление и расчет поставов с помощью графика-квадранта и номограмм Аксенова.
16.Понятие о поставах. Основные теоретические положения теории раскроя для составления и расчета поставов на ЭВМ (по Р.Е. Калитиевскому).
17.Основные положения теории максимальных и оптимальных
поставов.
18.Пифагорическая и параболическая зоны бревна.
19.Понятие о брусе максимального объема. Теоретическое и практическое значение.
20.Аналитическое определение оптимальной ширины и длины обрезных досок, вырабатываемых из необрезных.
21.Определение размеров ширины и длины обрезных пиломатериалов, получаемых из необрезных, при проектировании поставов по графику-квадранту.
22.Определение размеров необрезных досок аналитическим и графическим способом при развальном способе раскроя.
23.Раскрой круглых лесоматериалов с учетом качественных зон.
24.Характеристика способов базирования круглых лесоматериалов на бревнопильных станках. Их влияние на объемный и качественный выход пиломатериалов.
25.Математическое моделирование и оптимизация раскроя бревен неправильной формы.
26.Характеристика методов и способов раскроя пиломатериалов на
заготовки.
27.Базирование пиломатериалов при их раскрое. Закономерности распространения сучков на пластях досок.
28.Критерии оптимальности раскроя пиломатериалов.
29.Структурная схема технологического процесса.
30.Расчет мощности лесопильных потоков (по сырью и пиломатериалам).
31.Метрологическое обеспечение технологического процесса производства пиломатериалов и заготовок. Автоматизация и компьютеризация средств регистрации и контроля.
32.Структура потоков раскроя пиломатериалов на заготовки. Планировочные схемы участка.
9
33. Моделирование и оптимизация раскроя пиломатериалов на заготовки.
Библиографический список
Основная литература:
1. Болдырев В. С. Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств [Текст] : рек. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия / В. С. Болдырев; ВГЛТА. - Воронеж, 2011. - 316 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТА; ЭБС "Лань"
Дополнительная литература:
1.Волынский В. Н. Первичная обработка пиломатериалов на лесопильных предприятиях [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В. Н. Волынский, С. Н. Пластинин. - Изд. 2-е, испр. - СПб.; М.; Краснодар
: Лань, 2012. - ЭБС "Лань".
2.Технологическое проектирование лесопильных цехов [Текст]: рек. УМО по образованию в области лесного дела в качестве учеб. пособия / В. С. Болдырев, Ю. А. Чевычелов, А. И. Цуриков, А. А. Мещерякова; ВГЛТА. - Воронеж, 2012. - 264 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТА; ЭБС "Лань".
3.Кантиева Е.В. Теоретические основы методов раскроя древесного сырья [Электронный ресурс]: методические указания к практическим работам по направлению подгот. магистров 250400.68 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в, профиль – Технология деревообработки / Е.В. Кантиева, А.А. Мещерякова А.А.; ВГЛТА. - Воронеж, 2015. – 48 с.
4.Кантиева Е.В. Теоретические основы методов раскроя древесного сырья [Электронный ресурс]: методические указания к лабораторным работам по направлению подгот. магистров 250400.68 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в, профиль – Технология деревообработки / Е.В. Кантиева, А.А. Мещерякова А.А.; ВГЛТА. - Воронеж, 2015. – 44 с.
5.Кантиева Е.В.Теоретические основы методов раскроя древесного сырья [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы по направлению подгот. магистров 250400.68 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в, профиль –
10