Контроль качества лесоматериалов

1. Назовите методы определения влажности древесины и дайте пояснения лесоматериалы древесина влажность обмер Для определения влажности древесины существует несколько способов. Для определения влажности можно использовать специальный прибор — электровлагомер. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы. Широкое распространение получили электровлагомеры ЭВА-2М, определяющие влажность в диапазонах 7 — 60%.

Многие опытные столяры определяют влажность дерева на глаз. Зная виды древесины, ее плотность и другие физические свойства, можно определить влажность древесины по массе (взвешивая поочередно несколько одинаковых заготовок одной породы), по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам.

При весовом способе от доски (контрольного образца) на расстоянии от торца 300 — 500 мм отпиливают секцию влажности толщиной 10 — 12 мм, тщательно очищают от заусенцев, опилок и взвешивают, записывают результат в журнале, а секцию помещают в сушильный шкаф с температурой до 103 °C. Через 6 часов сушки секцию взвешивают и массу записывают в журнал, затем вновь сушат и через каждые 2 ч после сушки взвешивают. Если после повторных взвешиваний масса секции не меняется, это означает, что секция высушена до абсолютно сухого состояния с влажностью W0 = 0% и массой Р.

Первоначальную влажность древесины образца определяют по формуле:

W = (Pн — Рс): Рс * 100%,

где W — первоначальная влажность, %; Рн и Рс — начальная масса и масса в абсолютно сухом состоянии образца.

Также проверку текущей влажности в процессе сушки можно проводить методом взвешивания контрольных образцов длиной не менее 1000 мм, которые также выпиливают из досок, подлежащих сушке, на расстоянии 300 — 500 мм от торца, очищают от коры, заусенцев, опила, после чего торцы окрашивают краской. Образец взвешивают с точностью до 5 г. При обработке пиломатериала рубанком тонкая его стружка, сжатая рукой, легко сминается — значит, материал влажный. Если стружка ломается и крошится, это указывает на то, что материал достаточно сухой. При поперечных порезках острыми стамесками также обращают внимание на стружки. Если они крошатся или выкрашивается сама древесина заготовки, это значит, что материал слишком сухой.

Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25−35%.

На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8−12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12−18%), атмосферносухую древесину (18−23%) и влажную (влажность превышает 23%).

Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплуатационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.

Таблица 1. Требования к влажности древесины в изделиях

Влажность свежесрубленной древесины (имеющей влажность растущего дерева) зависит от породы и места взятия пробы по сечению ствола. У хвойных пород влажность древесины в периферийной части ствола больше влажности древесины в центральной части ствола (ядро). У лиственных пород влажность по всему сечению ствола примерно одинакова.

Влажность сплавной древесины, как правило, выше, чем у древесины, доставленной сухопутным путем, причем влажность сплавной древесины выше влажности свежесрубленной. Так, влажность заболонной части сосновых бревен после сплава повышается до 150%, ядровой части бревен — до 50%. Как, известно, древесина имеет клеточное строение. Влага в древесине может заполнять полости клеток, межклеточное пространство и пропитывать стенки клеток. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточное пространство, называется свободной, а пропитывающая стенки клеток — связанной, или гигроскопической. Свежесрубленная древесина имеет как свободную, так и связанную влагу. При высушивании древесины сначала удаляется свободная влага, а затем связанная.

Таблица 2. Влажность свежесрубленной древесины

2. Дайте классификацию круглых лесоматериалов по ГОСТ 9463–88. Назовите правила приемки, маркировки, обмера, укладки круглых лесоматериалов Разновидности лесоматериалов определенного назначения принято называть сортиментами, т. е. бревно, чурак, баланс.

Для круглых лесоматериалов разработаны стандарты, в которых указаны требования к степени обработки (круглые лесоматериалы могут быть окоренными и неокоренными, пиломатериалы могут быть обрезными и необрезными и т. д.), даны нормы допускаемых пороков. Для некоторых сортиментов в стандартах приведены нормы влажности древесины. Круглые лесоматериалы делятся на две группы: 1) лесоматериалы хвойных пород ГОСТ 9463–88; 2) лесоматериалы лиственных пород ГОСТ 9462–88;

Согласно ГОСТ 9463–88 и ГОСТ 9462–88 по толщине (диаметру, измеренному на верхнем торце) круглые лесоматериалы делятся:

1) мелкие сортименты диаметром от 6−13 см;

2) средние от 14 до 24 см;

3) крупные от 26 и более.

Для мелких лесоматериалов установлена градация 1 см, для средних и крупных — 2 см. Следовательно, для мелких сортиментов учетная толщина 6,7,8,9 и т. д., для средних и крупных 14,16,18 и т. д. При этом значение толщины круглых лесоматериалов менее 14 см (мелких) округляют до целого числа, а доли менее 0,5 см не учитывают, а долю 0,5 см и более приравнивают к большему целому числу. Например, к диаметру 12 см относят лесоматериалы диаметром 11,5…12,4 см. Значение толщины круглых лесоматериалов 14 см и более (крупных) округляют до четного числа, при этом целое нечетное число и доли более нечетного округляют до большего целого числа. Например, размеры от 17 см до 18,9 см включительно принимаются за 18 см, а от 19 см до 20,9 см включительно — за 20 см и т. д. Исключение составляют только переходная толщина 14 см, к ней относятся лесоматериалы с фактическими размером по толщине 13,5−14,9 см.

Длина сортимента измеряется как кратчайшее расстояние между торцами — в метрах (м) с округлением до сотых. Для ее измерения применяют металлическую рулетку и мерную рейку. Если торцы лесоматериалов имеют косой срез, то его фактическая длина определяется по наименьшему расстоянию между торцами.

Длина лесоматериалов зависит от их назначения и колеблется в широких пределах от 0,5 до 17 метров. Наиболее распространенные длины лесоматериалов находятся в диапазоне 4−6,5 м. В стандартах указывают не конкретные размеры сортимента по длине, а пределы их возможных изменений и градацию. Для хвойных лесоматериалов длиной 2−3м и более градация обычно составляет 0,25 или 0,5 м. Для коротких и лиственных сортиментов градация чаще всего равна 0,1 м. У сортиментов для выработки экспортных пиломатериалов градация равна 0,3 или 0,25 м. Например, хвойные пиловочные бревна общего назначения заготавливаются длиной от 4−6,5 м с градацией 0,25 м, т. е. длиной 4,00; 4,25; 4,50; 4,75; 5,00; 5,25 и т. д. до 6,50 м. Не имеют градации по длине шпальные, фанерные, балансы всех видов и бревна линий связи. Для этих лесоматериалов в стандартах установлены конкретные длины.

При установлении номинальной длины лесоматериала необходимо учитывать наличие в нем припуска и величины градации. Припуски компенсируют уменьшение длины при торцовке и разделке на более короткие сортименты. Для каждого назначения лесоматериалов в стандартах установлены различные по величине припуски и градации. Для лиственных и хвойных лесоматериалов используемых в круглом виде припуск по длине установлен до 0,05 м. Хвойные и лиственные лесоматериалы, предназначенные для распиловки и строгания, спичечные кряжи должны иметь припуск по длине от 0,03−0,05 м, а фанерные кряжи должны иметь припуск по длине 0,02−0,03 м. Таким образом, фактическая длина круглых сортиментов должна включать номинальный размер и припуск от 3 до 5 см (0,03−0,05м).

На предприятиях, заготавливающих круглые сортименты, в результате нарушения технологической дисциплины фактическая длина сортиментов иногда оказывается меньше номинального размера или не имеет соответствующего припуска. В этом случае длину лесоматериала уменьшают на величину градации по длине и принимают по ближайшей меньшей номинальной длине. То есть при несоблюдении минимального припуска по длине, за длину принимается ближайшая меньшая номинальная.

Например, фактическую длину соснового пиловочного бревна общего назначения 6,0 м, следует принять за номинальную длину 5,75 м.

Объем коротких сортиментов, длиной до 2 м определяют в так называемой складочной мере. Складочная мера характеризует объем штабеля лесоматериалов. Объем штабеля в складочной мере определяют умножением его ширины на высоту и длину. Ширину штабеля принимают равной номинальной длине уложенных лесоматериалов. Высоту штабеля определяют как среднее арифметическое измерений высот через каждый метр длины. На коротких штабелях количество измерений должно быть не менее трех (два вблизи краев, но вне клеток и один вблизи середины). Высоту и длину штабеля измеряют в метрах и округляют до 1 см. Длину клеток принимают за 0,8 их фактически измеренной протяженности.

Определение объема в плотной мере. Плотную меру деловых сортиментов (без коры), уложенных в штабеля, определяют умножением складочной меры штабеля на соответствующий переводной коэффициент (коэффициент полнодревесности). Величина коэффициента полнодревесности может быть в пределах от 0,4−0,7; она зависит от породы, диаметра, длины и кривизны бревен, толщины коры, плотности укладки и др. факторов.

Весовой метод применяют для вагонных, судовых или автомобильных партий бревен. Взвешиванием полной партии или всех составляющих ее штабелей, пакетов определяют массу бревен как разницу между массой брутто и массой тары (вагона, грейфера). Массу бревен допускается измерять по осадке судна.

Виды укладки круглых лесоматериалов. Штабели формируют из отдельных бревен или пакетов. Место для укладки штабеля может быть подготовлено заранее: убирают мусор, делают дренажную систему для отвода воды, в целях дезинфекции площадку обрабатывают химическими составами. Тип штабеля зависит от способов хранения.

Различают три основных типа штабелей: при влажном хранении: плотный, плотный-рядовый и пачковый, при сухом хранении: рядовый, штабель-клетка, плотная поленица, штабель цилиндрических пакетов.

В плотном штабеле (рис. 2, а) в основной его части кряжи от низа до верха укладывают без прокладок (россыпью) и только «голову» и «хвост» штабеля — с прокладками в каждом ряду. Основание штабеля должно состоять из бревен-подкладок: две подкладки для кряжей до 7 м и три — для более длинных кряжей. Толщину подкладок берут не более среднего диаметра укладываемых кряжей. Недостаток плотных штабелей состоит в трудности укладки и разборки кряжей из-за отсутствия прокладок, облегчающих перекатывание кряжей.

Рядовой штабель не имеет этого недостатка, однако емкость такого штабеля меньше, чем плотного. В рядовом штабеле бревна располагают рядами на прокладках толщиной 8−12см.

В пачковом штабеле бревна хранят в пачках, разделенных междурядовыми прокладками толщиной от 16 см и вертикальными стойками толщиной 8−10см.

Пачково-рядовый штабель формируют рядовой укладкой пачек бревен без разделения пачек в ряду. Высота рядов может составлять от 0,5 до 2 м, в зависимости от объемов укладываемых пачек и диаметров бревен.

Рис. 2 а) плотный; б) рядовой

«Головы» и «хвосты» штабелей необходимо укреплять клиньями или прокладками, препятствующими рассыпанию штабеля.

При разборке штабеля необходимо поддерживать безопасный угол откоса насыпи кряжей: осенью 30—40, зимой 60—70°. Особенно меры предосторожности следует соблюдать во время оттепелей, когда древесина оттаивает и может произойти обвал кряжей. В это время насыпи кряжей следует придавать откос 35—45°.

Хранение сырья. Запас древесины хранится на складе сырья лесопильного завода. При хранении сырья возможны повреждения его грибами, насекомыми, а также окисление и растрескивание. Меры защиты древесины основаны на создании неблагоприятных условий для развития живых организмов и протекания физико-химических процессов. Для сохранения древесины должны быть созданы неблагоприятные условия для развития грибов и насекомых, т. е. низкая температура и повышенная влажность. Грибы развиваются наиболее интенсивно при температуре 15—20°С и влажности древесины 40—60%. При температурах ниже 7 и выше 60 °C, а также при влажности древесины менее 25% или более 100—120% к массе абсолютно сухой древесины грибы не развиваются. Если сырье зимней или весенней доставки оставить незащищенным, то в августе оно окажется не пригодным для производства продукции, а при дальнейшем хранении в незащищенном виде оно может быть использовано только в качестве дров. В первый период хранения незащищенного сырья происходит его задыхание: под действием кислорода воздуха древесина буреет, а затем поражается грибами. При дальнейшем хранении в ней появляются сначала мраморная (гнилостное повреждение древесины конечная стадия задыхания), а затем мягкая гниль. Указанные процессы особенно интенсивно протекают в древесине березы, ольхи и бука. Зимой нет необходимости применять какие-либо средства защиты сырья от вредителей из-за низкой температуры. Наиболее опасен весенне-летний период. В это время интенсивно протекает процесс испарения влаги из древесины, особенно с торцов, что приводит к появлению трещин, в которых развиваются грибы и различные насекомые (жук короед).

В соответствие с этим применяют три способа хранения сырья лесопильного производства на складах: Водное хранение бревен. При этом способе сырье лесопильного производства погружают в воду. Он наиболее распространен на лесопильных заводах, но не пригоден для хранения подсохших или зараженных грибами и насекомыми бревен. Водное хранение выполняют в водоемах со слабым течением воды или с непроточной водой. При хранении в штабелях бревна затапливают в водоеме. При этом основание штабеля должно стоять на дне, а верхняя часть его (1/3 высоты) выступать над поверхностью воды. Верхнюю часть штабеля в сухое время года орошают водой.

Влажное хранение бревен. Его осуществляют после укладки бревен в штабеля путем периодического полива их водой. Укладывать их можно без прокладок — россыпью в плотный штабель. Орошают бревна дождевальной установкой, например КДУ-55, располагаемой над штабелем. В летнее время дождевание выполняют с утра до вечера периодически по 15 мин с интервалами между поливами 1−2 ч. Сухое хранение бревен. При этом способе хранения бревна укладывают так, чтобы воздух свободно циркулировал в штабеле. Перед укладкой бревна очищают от коры, сохраняя лубяной слой, который уменьшает растрескивание. Основание штабеля приподнимают на 0,5 м над уровнем земли. Бревна укладывают на прокладки.

Сортность лесоматериалов. Круглые лесоматериалы подразделяют на сорта в зависимости от качества, которое определяется толщиной сортимента и наличием пороков древесины. Круглые лесоматериалы, предназначенные для распиловки заготавливают трех сортов I, II, III. Пиловочные бревна заготавливают из сосны, ели, лиственницы, пихты, березы, осины.

Сорт сортиментов того или иного назначения определяют по наличию и размерам пороков древесины. Основными признаками качества круглых лесоматериалов принято считать: породу древесины, размеры сортиментов, обработку, наличие пороков и их допустимые размеры. Выбор той или иной древесной породы для конкретных сортиментов зависит от их назначения (например, для лыж — береза, весел — бук и ясень, протезов — липа).

При определении качества пиловочного сырья учитываются и нормируются следующие основные пороки древесины: сучки, грибные поражения, трещины, кривизна, наклон волокон и червоточина. Нормы ограничения пороков древесины в каждом сорте бревен приводятся в соответствующих технических условиях на круглые лесоматериалы, а деление пиловочного сырья на сорта всегда увязывают с выходом из них пилопродукции различного качества. Главным пороком, снижающим качество пиловочного сырья и получаемых пиломатериалов, являются сучки. Влияние остальных пороков древесины на сортность пиломатериалов не так существенна, потому, что их встречаемость значительно меньше в сравнении со встречаемостью сучков. Сучья должны быть обрезаны вровень с поверхностью неокоренного бревна. Допускаются сучки высотой не более 2 см от поверхности бревна. Инородные включения, обнаруживаемые при визуальном осмотре лесоматериалов, должны быть удалены.

Пороками считают недостатки отдельных участков древесины, снижающие качество и ограничивающие возможности использования.

Сорт круглых лесоматериалов устанавливается по худшему сортообразующему пороку.

Классификация и характеристика пороков древесины, определения и способы измерения пороков изложены в ГОСТ 2140–81. Основными сортообразующими пороками у хвойных лесоматериалов являются сучки, на втором месте находится гниль, далее — механические повреждения, которые являются технологическим браком и должны быть сведены к минимуму; остальные пороки встречаются реже. У лесоматериалов 1-го сорта не допускаются табачные сучки, ядровая гниль и дупло, заболонная и наружная трухлявые гнили, неглубокая и глубокая червоточина. У лесоматериалов 2-го сорта не допускаются только два порока: заболонная и наружная гниль, у 3-го сорта только второй порок, а также одновременное наличие заболонной и ядровой гнили. Остальные пороки допускаются, однако степень их ограничения у 1-го сорта — наибольшая, у 2-го — меньше, а у 3-го еще меньше. Для всех хвойных пород установлены одинаковые нормы допуска пороков древесины. Для лиственных пород также установлены требования к качеству круглых лесоматериалов всех назначений. Лесоматериалы поставляются неокоренными, обдир коры допускается. В лесоматериалах сучья должны быть срезаны (обрублены) вровень с поверхностью неокоренного бревна.

Круглые лесоматериалы предназначены для строгания, лущения, для получения целлюлозы и древесной массы, для выработки шпал и переводных брусьев, некоторые лесоматериалы применяют в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве в круглом виде. Для этой цели используют главным образом сортименты из древесины хвойных пород. Из всех лиственных лесоматериалов 2-го сорта изготавливают строительные бревна толщиной 12−24см. В зависимости от качества древесины лесоматериалы заготавливают 1,2,3 сорта.

Определенная часть круглых лесоматериалов направляется на экспорт. Главным образом экспортируют пиловочные бревна, преимущественно из древесины хвойных пород: сосны, ели, пихты, лиственницы и кедра. В небольших количествах экспортируются пиловочные бревна лиственных пород. В зависимости от качества древесины устанавливается 1 и 2-ой сорт. Требования приведены в ГОСТ 9462–88.

При подготовке пиловочника к распиловке обмыв бревен от песка и ила; разворот бревен вершинным торцом вперед; контроль на наличие в бревнах металлических включений и их удаление; окорку, раскряжевку сильносбежистых и кривых бревен. В зимний период производят гидротермическую обработку.

Маркировка. Независимо от длины маркируются круглые лесоматериалы специального назначения — фанерные, шпальные, карандашные, лыжные и другие сортименты. Полная марка, состоящая из букв, цифр и знаков, проставляется несмываемой краской или мелком на верхнем торце лесоматериала. Буквы в марке указывают назначение материала, следующие за буквой цифры — его сорт, арабские цифры, проставляемые в конце марки, — последнюю цифру диаметра. Фирменная маркировка содержит обозначение изготовителя, торговой фирмы. Для этого используется зарегистрированный товарный знак или клеймо (метка) произвольной формы. Учетная маркировка выполняется нанесением на торец бревна марки, которая согласно договору, обычно содержит обозначение породы, сорта, диаметра, длины. Применяется номерная маркировка бревен цифрами или штриховым кодом.

Согласно ГОСТ 2292–88 поштучной маркировке подлежат круглые лесоматериалы толщиной 14 см и более. Короткие сортименты длиной до 2 м, за некоторым исключением (фанерный кряж) не маркируют.

3. Технологический процесс производства древесных плит Масса, поступающая в пресс, состоит из твердого вещества, воды и воздуха. Под влиянием тепла и давления в этой трехфазной системе происходят сложные физико-химические процессы. На первой стадии прессования сближаются древесные частицы и вытесняется воздух, начинают действовать силы молекулярного сближения, древесные частицы переплетаются. При дальнейшем росте давления частицы деформируются, площадь их контактов увеличивается. С увеличением температуры древесина становится более пластичной, прессовка достигает 70−90%. Чтобы добиться равномерной толщины древесных плит, их прессуют с использованием дистанционных прокладок. Толщина плит пресса — 140−180 мм.

Перечислим основные параметры, характеризующие режим прессования древесных плит.

Влажность прессуемой массы В производстве ДСП влажность осмоленной стружки для наружных слоев составляет 14−18%, для внутренних — 9−15%. Избыточная влажность ведет к расслоению и разрывам изготавливаемых плит. Чем выше содержание влаги, тем больше времени требуется для ее выпаривания из пакетов в горячем прессе. При формировании и транспортировке ковра его влажность снижается незначительно (на 1%) и при загрузке в пресс составляет 10−14%. Для достижения равновесной (конечной) влажности 8±2% в процессе горячего прессования плит необходимо удалить из них от 2 до 6% влаги, на что требуются время и тепловая энергия.

Температура прессования Рабочая температура плит современных многоэтажных прессов 150−180 °C, одноэтажных — 180−220 °C, допустимое отклонение от заданной температуры в пределах одной нагревательной плиты ±5 °C. При максимально допустимой температуре 220 °C необходимо использовать для нагрева минеральные или органические высокотемпературные теплоносители и сократить время загрузки пресса и смыкания плит до 45 с. В производстве плит MDF волокнистый ковер часто предварительно прогревают токами высокой частоты, чтобы обеспечить надежное отверждение связующего внутри плиты.

Давление прессования Оно зависит главным образом от задаваемой плотности плит, а также от влажности и размеров частиц и продолжительности прессования. Задавать давление следует так, чтобы прессовка пакета до требуемой толщины (посадка на планки) продолжалась не более 30 с. Величина давления прессования в производстве плит: для ДСП и ЦСП — 1,8−2,2 МПа, для MDF и OSB 2,0−2,5 МПа, для твердых ДВП, получаемых мокрым способом, — 4,2−5,5 МПа.

Продолжительность прессования Время, затрачиваемое на прессование, зависит в основном от температуры плит пресса и вида связующего. В многоэтажных установках с рабочей температурой не выше 180?°C удельная продолжительность прессования при использовании карбамидных клеев составляет 0,18−0,22 мин/мм толщины готовой плиты. Соответствующие показатели для фенольных клеев — 0,20−0,22 мин/мм, для изоцианатных — 0,18−0,20 мин/мм. В одноэтажных прессах можно поднимать температуру до 220?°C и сокращать удельную продолжительность прессования при использовании карбамидных, меламиновых и изоцианатных клеев до 0,12−0,14 мин/мм, при использовании фенольных клеев — до 0,15−0,18 мин/мм.

Чтобы избежать преждевременного отверждения связующего, на многоэтажных прессах устанавливают симультанты — механизмы синхронного смыкания рабочих плит. Опасность расслоения плит под воздействием интенсивного парообразования в значительной мере устраняется, если снижать давление плавно, в течение длительного времени. В приведенном выше примере общее время цикла около семи минут, из них на снижение давления и выдержку без него отводится почти четыре минуты.

Цикл прессования тонких (5−8 мм) ДВП сухого способа изготовления отличается тем, что после довольно кратковременной выдержки ковра под давлением Р1 (6−6,5 МПа) давление в течение 30 с понижается до Р2 (1−1,5 МПа). Под этим давлением материал довольно долго выдерживается, затем происходит постепенный сброс давления и медленное разведение рабочих плит.

При мокром способе изготовления ДВП принципиально иной характер циклограммы, так как в горячем прессе волокнистый ковер не только прессуется, но и освобождается от большого количества влаги. В первой фазе, по мере того как под воздействием давления из волокнистого ковра отделяется свободная влага, он прогревается и уплотняется. Во второй фазе изготавливаемый материал выдерживается при пониженном давлении для эффективного удаления связанной влаги, а в заключительной фазе при максимальном давлении и высокой температуре он еще уплотняется и его прочность повышается.

На проходных ленточных прессах удается гибко управлять процессом прессования, изменяя давление и температуру на разных участках. Стружечный ковер загружается при довольно низкой температуре плит пресса, что позволяет избежать преждевременного отверждения клея. После полной прессовки ковра рабочая температура снова снижается и благодаря этому смягчаются условия парообразования в стружечном ковре.

При изготовлении плит MDF на аналогичной установке кривая изменения давления имеет другой вид. При производстве волокнистых плит прессовка ковра в силу податливости материала происходит быстрее, поэтому на выдержку под максимальным давлением отводится меньше времени. Быстро наращивая давление, можно получить желаемый профиль плотности по толщине плиты — с уплотненными наружными слоями.

Во всех случаях прессование в проходных двухленточных прессах, в отличие от позиционных, позволяет получать более качественную продукцию при меньших энергозатратах.

4. Опишите технологический процесс в лесопильном цехе при распиловке лесоматериалов на лесопильных рамах Операции, благодаря которым материал изменяет размеры, форму или свойства, называют технологическими. Совокупность технологических операций, производимых над материалом в определенной последовательности для получения полуфабрикатов или изделий, составляет технологический процесс. Между технологическими необходимы вспомогательные операции, например перемещение (транспортирование) материала, определение качества, рассортировка по размерам и качеству, укладка в стопы. Совокупность технологических и вспомогательных операций представляет производственный процесс.

В подавляющем большинстве случаев технологический процесс в лесопильном цехе протекает в следующей последовательности: распиловка бревен, обрезка кромок у необрезных досок или раскрой досок по ширине и их отторцовка. Возможными вариантами процесса являются: торцовка досок до обрезки, дополнительное деление досок по толщине. Отторцовка досок может производиться либо в лесопильном цехе, либо после атмосферной и камерной сушки на складах.

Группа станков и всех вспомогательных устройств к ним, установленных в порядке последовательности технологического процесса, начиная от бассейна и кончая выходом досок из лесопильного цеха, и связанных во взаимодействии друг с другом, называется поточной линией станков. Такая линия внешне ничем не связана с другой подобной же группой станков и не зависит от нее. Большой лесопильный цех состоит обычно из нескольких поточных линий. Минимально в поточную линию может входить по одному типу основных станков, например: одна рама, один обрезной и один торцовочный станок или головной ленточнопильный станок, эджер и торцовочный агрегат, а также все обслуживающие механизмы.

Ниже рассмотрены производственные процессы в лесопильных цехах применительно к основным методам распиловки и к трем группам основных станков:

— групповая распиловка с применением в качестве головных станков лесопильных рам;

— индивидуальная распиловка с применением ленточнопильного станка в качестве головного и индивидуальная распиловка с применением круглопильного станка в качестве головного.

Лесопильный цех с лесопильными рамами. Лесопильные рамы могут быть установлены таким образом, что они распиливают бревна либо только вразвал, либо только с брусовкой, либо смешанным образом. В первом и третьем случаях каждая рама оборудуется отдельной бревнотаской, во втором случае устанавливается на две рамы одна бревнотаска. При брусовочном и смешанном способах две рамы в направлении длины по точной линии устанавливаются в шахматном порядке. В качестве примера рассмотрим производственный процесс, рассчитанный на выпуск длинных обрезных досок, лесопильного цеха на четыре лесопильные рамы, образующие две независимые друг от друга поточные линии, работающие со 100%-ной брусовкой. Так как линии почти не имеют различия, достаточно рассмотреть подробно одну из них (например, левую по направлению движения бревен).

Автоматической бревнотаской бревна подаются к раме и по мере необходимости сбрасываются пневматическим сбрасывателем на зажимную и поддерживающую тележки, находящиеся на рельсах перед лесопильной рамой. При распиловке бревна в раме короткие горбыльки падают в люк, расположенный непосредственно за рамой (люки изображены в виде прямоугольников, разделенных диагональю, с заштриховкой одной половины); затем на роликовый транспортер попадают боковые доски и длинные горбыли, которые уносятся этим транспортером вперед до упора.

Брус освобождается из направляющих металлических плоскостей. Только после прохода боковых досок и горбылей и следует по роликовому транс портеру до навесного упорного щита, под которым проходят доски и горбыли, но не проходит брус.

Брус, задержанный упорным щитом, передвигается при помощи длинных роликов с винтовым рифлением на поперечный короткий цепной транс портер, включаемый по мере необходимости рамщиком второй рамы; этим цепным транспортером брус подается на ролики, расположенные перед второй рамой и служащие для подачи и заправки брусьев в лесопильную раму второго ряда. Для центрирования и заправки переднего конца бруса в соответствии с поставом пил устанавливается специальный роликовый аппарат, представляющий собой приводной рифленый ролик, который может поворачиваться от рычага или педали управления в горизонтальной плоскости, За лесопильной рамой второго ряда расположены такие же, как и за рамой первого ряда, направляющие плоскости и люк для мелких горбылей, а также роликовый приводной транспортер со специальным разделительным устройством; над роликами по всей длине транспортера расположены две разделительные полосы, которые устанавливаются на различных расстояниях одна от другой в соответствии с установкой направляющих плоскостей. Чистообрезные доски из бруса проходят внутри полос и передаются на ленточный транспортер. Боковые доски и длинные горбыли идут по роликам разделительного устройства снаружи полос и концами роликов с винтовым рифлением сбрасываются на расположенный ниже роликового транспортера поперечный транспортер, подающий доски и горбыли на стол. Опилки, получающиеся при пилении в лесопильных рамах, попадают на наклонные щиты, направляющие их в скребковые транспортеры, расположенные на первом этаже, или в приемники пневматического транспорта.

Таким образом, обеспечивается автоматическое разделение и уборка получившихся полуфабрикатов и отходов при обслуживании двух лесопильных рам двумя рабочими.

Необрезные доски, поступившие на стол, в случае сильной сбежистости и кривизны могут быть перерезаны на педальной торцовочной пиле и поданы дальше по роликам стола, с которого рабочие у обрезного станка берут их на рабочий стол станка и пропускают для обрезки через станок. За обрезным станком имеется такое же, как за рамами второго ряда, разделительное устройство. Внутри полос по приводному роликовому транспортеру проходят обрезные доски, передаваемые на роликовый приемный стол. Длинные горбыли, поступающие одновременно с необрезными досками, сталкиваются рабочим, стоящим у пилы, в люк, из которого по наклонным плоскостям поступают на расположенный в первом этаже стол с торцовочной пилой для вырезки обапола, либо в дробильные и рубительные станки.

Получающиеся при обрезке каждой доски две рейки остаются снаружи полос и посредством концов роликов с винтовым рифлением сбрасываются в люки вниз и направляются в рубительные станки для переработки на технологическую щепу.

После обрезных станков доски со стола передвигаются рабочими на стол, где их бракуют, размечают и от части досок отрезают горбыльные концы на торцовочной пиле. Для полной отторцовки в поточной линии используется дополнительный стол с двумя торцовочными пилами (показаны штриховыми линиями). В дальнейшем доски от обрезных станков обоих потоков при помощи транспортеров с роликами сбрасываются на сборочный поперечный цепной транспортер, который сваливает все доски в люк для передачи на сортировочную площадку.

Доски из бруса после транспортера попадают на браковочно-разметочный стол, после чего сдвигаются в люки и попадают сначала на сборочный цепной транспортер, проходящий в нижнем этаже, а затем на второй сортировочный транспортер для сравнительно толстых досок.

Для выпуска четырехбитного бруса на роликовом транспортере убирается упорный щит, и брус следует по транспортеру на специальную разборочную площадку (такое устройство имеется только в одном потоке).

Для уборки отрезков досок разной длины, получающихся от торцовочных пил, предусмотрен ленточный транспортер, расположенный под полом, на который отрезки передаются из люков по наклонным плоскостям.

Рассматриваемый лесопильный цех рассчитан на постоянную работу со 100%-ной брусовкой; он больше всего подходит для производства обрезных хвойных пиломатериалов, спецификационных по сечению, по свободных по длине. При наличии в одной из поточных линий двух бревнотасок возможен смешанный режим работы с брусовкой 100% и менее. Распиловка вразвал применяется для твердолиственных пород в целях дальнейшего получения сравнительно коротких заготовок разной ширины и разного качества, а также для выработки ящичной тары с дощечками разной ширины из различных пород древесины.

Расположение двух рам в шахматном порядке позволяет, кроме брусовки с одним брусом, производить распиловку: с двумя брусьями, с тремя брусьями одинаковой толщины при одновременной распиловке в раме второго ряда соответственно двух или трех брусьев. При этом расположении возможна сегментная распиловка с пропуском во второй раме поочередно каждой пластины или одновременно двух брусьев (получающихся в результате срезки с пластин горбылей в первой раме).

Производственный процесс лесопильно-деревообрабатывающего предприятия, перерабатывающего в основном хвойное сырье, будет происходить в такой последовательности:

1. приемка и сортировка пиловочного сырья;

2. хранение пиловочного сырья;

3. подготовка сырья к распиловке:

4. подборка по размерам и качеству, оттаивание, обмывка, окорка;

5. распиловка сырья на брусья и доски; обрезка необрезных пиломатериалов;

6. отрезка тонких концов досок, непригодных для пиломатериалов;

7. предварительная браковка пиломатериалов;

8. переработка кусковых отходов на технологическую щепу или на обапол и мелкие пиломатериалы;

9. накопление и отгрузка вторичного сырья — технологической щепы и опилок;

10. сортировка пиломатериалов;

11. сушка (камерная или атмосферная) и хранение пиломатериалов на складах;

12. торцовка в размер;

13. окончательная браковка пиломатериалов, направляемых потребителям в длинном виде (без дальнейшей переработки);

14. маркировка;

15. отгрузка продукции.

Кроме того, на многих-предприятиях происходит переработка части пиломатериалов в цехах дальнейшей обработки — раскройно-заготовительном, строгальном, деревообрабатывающем.

Приведенный производственный процесс является одним из основных вариантов лесопильно-деревообрабатывающего производства. Как указывалось выше, схема процесса может видоизменяться: например, торцовка в размер может производиться до сушки. При неразвитом процессе некоторые этапы технологического процесса могут отсутствовать. Пакетная система укладки, транспортировки, сушки, хранения и погрузки пиломатериалов позволяет создать поток лесоматериалов (частично прерывистый) от подачи бревен в лесопильный цех до погрузки их на суда, автомобили, в вагоны.

Лесопильный цех с ленточно-пильными станками. Технологический процесс, где в качестве головных станков применяются однопильные станки (ленточно-пильные или круглопильные), обладает большой гибкостью в отношении количества и типов оборудования в одной поточной линии и доли участия каждого станка в общей работе продольно-пильных станков. Все зависит от того, на какую группу станков по технологическим соображениям необходимо дать ту или иную нагрузку. Поэтому поточные линии продольнопильных станков могут состоять из очень большого числа комбинаций. Особенно они разнообразны при использовании в качестве головного станка ленточно-пильного. В этом случае они могут иметь, например следующие комбинации:

1. один головной ленточно-пильный станок, один обрезной станок эджер;

2. один головной ленточно-пильный, один делительный (вертикальный, горизонтальный), один обрезной станок;

3. один головной, ленточно-пильный, одна лесопильная рама, один или два обрезных станка;

4. то же, но вместо одной лесопильной рамы устанавливаются две рамы;

5. то же, три лесопильные рамы (завод фирмы Элк Ламбер компани, штат Орегон, США);

6. один ленточно-пильный, одна лесопильная рама, один делительный, один или два обрезных станка.

Этот перечень комбинаций станков можно было бы продол жить. Для заводов с головным круглопильным станком характерны схемы с меньшим количеством станков в потоке. Если принять в качестве головного станка ленточно-пильный, доля участия его в формировании пластей и частично кромок досок по первой схеме будет составлять 76%, а по пятой — 21,5%; однако производительность потока во втором случае — при наличии большого количества станков — будет примерно в 3,5 раза больше. Большое количество станков в потоке указывает на то, что головной станок будет делать сравнительно небольшое число резов и, следовательно, выпускать для обработки на последующих станках крупные части бревен — брусья, пластины, толстые доски. Наоборот, малое число станков в потоке показывает, что головной станок должен выпиливать сравнительно мелкие части, например доски, и делать большое количество резов на бревне.

В странах американского континента наиболее распространенной при использовании ленточной пилы в качестве головного станка является вторая схема. Полный производственный процесс лесопильного производства в этом случае стандартен и состоит в следующем: окорка бревен, формирование поперечного сечения по одной из указанных выше схем, торцовка досок, первичная сортировка досок, камерная сушка всех досок, вторичная сортировка с определением качества досок, строгание — калибровка досок.

Рассмотрим принципиальную типовую схему лесопильного цеха, в котором головным станком является ленточнопильный. Расположение станков соответствует второй схеме технологии, рассмотренной выше. После распиловки бревен на ленточнопильном станке крупные части — брусья и толстые доски — транспортируются на делительный ленточнопильный станок, где происходит распиливание этих материалов на более тонкие. Необрезные доски от головного и делительного станков проходят двойной эджер. Все обрезные доски поступают затем на многопильный торцовочный агрегат (триммер).

Крупные отходы в цехе проходят перерезку на слешере и затем направляются в рубительные машины для производства технологической щепы. Мелкие отходы (опилки) направляются в котельную. Доски после триммера идут на первичное сортировочное устройство для сортировки сырых досок для сушилок; обычно признаками сортировки являются толщина и длина досок. Пакеты отсортированных досок подаются на механизированное устройство для укладки в сушильные штабеля, или на пакетоформировочную машину. Сушка досок производится в камерных сушилках непрерывного действия. Высушенные штабеля поступают на механизированное разгрузочное устройство — анстаккер, после чего сухие доски поступают либо на вторичный сортировочный транспортер, либо сначала на мощный строгательный станок и эджер, а затем на тот же сортировочный транспортер. Задачей вторичной сортировки является разделение досок по ширине и качеству.

Лесопильный цех с головным круглопильным станком. Рассмотрим схему компоновки одного из североамериканских заводов, применяющего в качестве головного станка круглопильный с двумя пилами, установленными в одной плоскости. Пилы имеют диаметры 1420 и 1370 мм. Бревна со средним диаметром 40 см распиливаются на круглопильном станке на брусья и доски. Толстые брусья раскраиваются на доски на делительном ленточнопильном станке. Делительный станок делает пять-шесть резов на каждом брусе благодаря механизации, обеспечивающей удобное возвратное движение оставшегося бруса. Вследствие того, что на делительный станок, имеющий ширину пропила 3,2 мм, приходится наибольшее число разрезов по пласти, общий выход пиломатериалов превышает табличный на 27%. Тонкие брусья и доски раскраиваются на эджере. Обработанные обрезные пиломатериалы поступают на сортировочный поперечный транспортер. Эта схема дает возможность располагать предприятие на ограниченной площади, обеспечивает достаточно высокую механизацию и сравнительно большую производительность.

5. Задача Определите, какое количество шлифовальной шкурки на тканевой основе потребуется для шлифования щитов под облицовывание. Общая площадь шлифуемых щитов 1000 метров в квадрате.

Решение:

Расчет норм расхода шлифовальной шкурки на изделие выполняют в два этапа. Вначале заполняют ведомость расчета площадей шлифуемых поверхностей на изделие, а затем составляют ведомость расчета норм расхода шлифовальной шкурки на изделие.

Нормы расхода шлифовальной шкурки определяют дифференцировано по видам основы шкурки (тканевая, бумажная) и нормам ее зернистости. Исходными данными для расчета являются: размеры и количество шлифуемых поверхностей детали, количество одноименных деталей в изделии, вид технологической операции и способ шлифования.

Норму расхода шлифовальной шкурки N_iш, м² на изделие с учетом его основы и номера зернистости определяют для каждого вида основы и номера зернистости в отдельности по формуле:

N_iш=N_iн*S_ш,

где S_ш — площадь шлифуемой поверхности, м².

N_iш=0,065*1000=65штук

лесоматериалы древесина влажность обмер

1. Минин А. Е. Материалы мебельного производства. — М.: Лесная промышленность, 1985

2. Петров А. К. Технология деревообрабатывающих производств. — М.: Лесная промышленность, 1986

3. Положение о социалистичеком государственном производственном предприятии. — М.: Экономика, 1966