Морфологический анализ и оптимизация технологического процесса продольного раскроя круглых лесоматериалов

А.С. Торопов; В.Е. Бызов

doi:10.37482/0536-1036-2023-2-132-145

Авторы

А.С. Торопов Поволжский государственный технологический университет https://orcid.org/0000-0003-4414-2505
В.Е. Бызов Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова https://orcid.org/0000-0002-2078-5226

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-132-145

Ключевые слова:

круглые лесоматериалы, интенсификация продольного раскроя лесоматериалов, морфологические исследования, технологическая схема раскроя, конструктивные решения оборудования, оптимизация технологического процесса раскроя

Аннотация

Пиломатериалы хвойных пород находят широкое применение в строительстве. Однако в последнее время размерно-качественный состав круглых лесоматериалов для изготовления пиломатериалов значительно ухудшился. Количество пиловочных бревен диаметром 14–20 см составляет только до 50 % от общего количества сырья, поступающего на лесопильные предприятия. Кроме того, круглые лесоматериалы больших диаметров все чаще поражаются различными видами гнилей, как правило, ядровыми гнилями. Таким образом, необходимо бережно использовать пиловочное сырье. Встает задача интенсификации процесса раскроя круглых лесоматериалов. Это особенно важно при раскрое круглых лесоматериалов с присутствием ядровой гнили. Решение задачи возможно при применении современных технологических процессов раскроя и специализированного оборудования. Для выбора технологической схемы раскроя и конструктивных решений установок для продольного раскроя круглых лесоматериалов применен метод морфологических исследований. Полнота морфологической таблицы определяется суммой объектов понятий всех признаков и оценивается результативностью получения эффективных технологических и конструктивных решений. С использованием морфологического метода разработана методика систематизации поиска. В результате патентного поиска выявлены основные охранные и опубликованные заявочные документы, касающиеся программ продольного раскроя круглых лесоматериалов. С учетом установленных закономерностей рассмотрены технологические схемы продольного раскроя круглых лесоматериалов и конструктивные схемы оборудования для раскроя. В целях повышения производительности оборудования для продольного раскроя круглых лесоматериалов предложена новая программа раскроя. Программа защищена патентом Российской Федерации. Оценка возможностей осуществления технологического процесса продольного раскроя круглых лесоматериалов выполнена путем анализа целевых функций затрат на организацию производства, производительности в смену и качественного выхода продукции раскроя. Предложенная методика выбора направлений интенсификации продольного раскроя круглых лесоматериалов позволяет определять эффективные технологические и технические решения на предпроектной стадии.
Для цитирования: Торопов А.С., Бызов В.Е. Морфологический анализ и оптимизация технологического процесса продольного раскроя круглых лесоматериалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 2. С. 132–145. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-132-145

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

А.С. Торопов, Поволжский государственный технологический университет

д-р техн. наук, проф.

В.Е. Бызов, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

канд. техн. наук, доц.

Библиографические ссылки

Агапов А.И. Оптимизация раскроя пиловочника с выпиливанием трех брусьев. Киров: ВятГУ, 2019. 478 с. Agapov A.I. Optimization of Sawlog Cutting with Three Bars Output. Kirov, Vyatka State University Publ., 2019. 478 p. (In Russ.).

Иванов А.В. Технология продольного раскроя круглых лесоматериалов // Наука без границ. 2020. № 6(46). С. 62–66. Ivanov A.V. Technology of Longitudinal Cutting of Round Timber. Nauka bez granits = Science Without Borders, 2020, no. 6(46), pp. 62–66. (In Russ.).

Кравцов Е.В., Карпухин Г.А. Особенности технологических решений в организации производства элементов деревянного домостроения из низкосортной древесины // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2011. № 5. С. 93–97. Kravtsov E.V., Karpukhin G.A. Features of Technological Solutions in the Organization of Production Elements of Housing from Low-Grade Wood. Lesnoy vestnik = Forest Bulletin, 2011, no. 5, pp. 93–97. (In Russ.).

Огурцов В.В., Каргина Е.В., Матвеева И.С. Зависимость объемного выхода пиломатериалов от дробности сортировки бревен по толщине // Хвойные бореальной зоны. 2013. № 5-6. С. 71–75. Ogurtsov V.V., Kargina E.V., Matveeva I.S. Dependence of the Lumber Volume Output and Their Production Profitability on Divisibility of Log Thickness Sorting Concerning Its Curvature. Khvoynyye boreal’noy zony = Conifers of the Boreal Area, 2013, no. 5-6, pp. 71–75. (In Russ.).

Олдрин В.М. Метод морфологического анализа технических систем. М.: ВНИИПИ, 1989. 312 с. Oldrin V.M. Method of Morphological Analysis of Technical Systems. Moscow, All-Russian Scientific Research Institute of Patent Information Publ., 1989. 312 p. (In Russ.).

Патент № 2654720 С1 РФ, МПК В27В 1/00. Способ получения конструкционной пилопродукции из круглых лесоматериалов, имеющих сердцевинную гниль: № 2017131378: заявл. 6.09.2017: опубл. 22.05.2018 / В.Е. Бызов, А.С. Торопов, С.А. Торопов. Toropov A.S., Mikryukova E.V., Sharapov E.S., Toropov S.A., Byzov V.E., Sedykh M.A. Method for Obtaining Structural Lumber from Round Timber with Heartwood Rot. Patent RF, no. RU 2654720 C1, 2018. (In Russ.).

Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках // Деревообраб. пром-сть. 1990. № 9. С. 6–10. Prokofyev G.F. Intensification of Wood Sawing on Frame Headrig Sawing Lines and Band Saws. Derevoobrabativaushaya promishlennost’, 1990, no. 9, pp. 6–10. (In Russ.).

Прокофьев Г.Ф., Дундин Н.И. Основные направления интенсификации переработки древесины на лесопильном оборудовании // Изв. вузов. Лесн. журн. 2004. № 3. С. 65–72. Prokofyev G.F., Dundin N.I. The Main Directions of Intensification of Wood Processing on Sawmill Equipment. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2004, no. 3, pp. 65–72. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/91b/91b43ab31325ae20895d-468653c1a204.pdf

Стукач О.В. Программный комплекс Statistica в решении задач управления качеством. Томск: ТПУ, 2011. 163 с. Stukach O.V. The Software Package “Statistica” in Solving Quality Management Problems. Tomsk, Tomsk Polytechnic University Publ., 2011. 163 p. (In Russ.).

Торопов А.С. Исследование предмета труда лесоэксплуатации. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1995. 16 с. Toropov A.S. Study on the Subject of Forestry Exploitation Labor: Laboratory Operational Manual. Yoshkar-Ola, MarGTU Publ., 1995. 16 p. (In Russ.).

Торопов А.С., Торопов С.А., Микрюкова Е.В. Исследование пораженности древесины напенной гнилью // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 4. С. 95–100. Toropov A.S., Toropov S.A., Mikryukova E.V. Investigation of Wood Affected by Stump Rot. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2009, no. 4, pp. 95–100. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/eb2/eb2a4ad3da8cb6509a4164b19962c3e3.pdf

Baltrušaitis A., Pranckevičienė V. The Influence of Log Offset on Sawn Timber Volume Yield. Materials Science, 2005, vol. 11, no. 4, pp. 403–406.

Ikonen V.P., Kellomäki S., Peltola H. Linking Tree Stem Properties of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) to Sawn Timber Properties Through Simulated Sawing. Forest Ecology and Management, 2003, vol. 174, no. 1-3, pp. 251–263. https://doi.org/10.1016/S0378–1127(02)00035–X

Koch P. Wood Machining Processes. New York, Ronald Press Co. Publ., 1964. 530 p.

Kollman F., Cote W.A.Jr. Principles of Wood Science and Technology: Solid Wood. Berlin Heidelberg, Springer Publ., 1968. https://doi.org/10.1007/978-3-642-87928-9

Orlowski K.A., Chuchala D., Szczepanski M., Migda W., Wojnicz W., Sandak J. Lateral Forces Determine Dimensional Accuracy of the Narrow-Kerf Sawing of Wood. Scientific Reports, 2022, vol. 12, no. 1, p. 86. https://doi.org/10.1038/s41598–021–04129–3

Parra Galvez J.L.A., Borenstein D., da Silveira Farias E. Application of Optimization for Solving a Sawing Stock Problem with a Cant Sawing Pattern. Optimization Letters, 2018, vol. 12, no. 8, pp. 1755–1772. https://doi.org/10.1007/s11590–017–1178–x

Ross R.J., Brashaw B.K., Wang X., White R.H., Pellerin R.F. Wood and Timber Condition Assessment Manual. Madison, WI: Forest Products Society Publ., 2004. 74 p.

Sandberg D. Value Activation: A Concept for New Applied Processing Technology Star-Sawing Technique. Proceedings of the International Conference on Value-Added Wood Processing, Nov. 13–14, 1997. Vancouver, BC Canada, 1997, pp. 1–10.

Sandberg D. Radially Sawn Timber – the Primwood Method for Improved Properties. European Journal of Wood and Wood Products, 2005, vol. 63, no. 2, pp. 94–101. http://dx.doi.org/10.1007/s00107–004–0531–9

Shanin I.I. Definition of Factors Influencing Innovative Development of Enterprises of Timber Processing Complex. Proceedings of the International Conference “Economy in the Modern World” (ICEMW 2018). Atlantis Press, 2018, pp. 205–209. https://doi.org/10.2991/icemw–18.2018.38

Shenga P.Ah., Bomark P., Broman O., Sandberg D. Log Sawing Positioning Optimization and Log Bucking of Tropical Hardwood Species to Increase the Volume Yield. Wood Material Science and Engineering, 2017, vol. 12, no. 4, pp. 257–262. https://doi.org/10.1080/17480272.2016.1275788

Szczawinski M., Biernacka J. Valuation of Experimental Sawing of Low-Grade Pine Logs (WCO). Engineering, 2010. pp.127–130.

Todoroki Chr., Rönnqvist M. Log Sawing Optimization Directed by Market Demands. NZ Journal of Forestry, February, 2001, pp. 29–33.

Todoroki Chr., Rönnqvist M. Dynamic Control of Timber Production at a Sawmill with Log Sawing Optimization. Scandinavian Journal of Forest Research, 2002, vol. 17, no. 1, pp. 79–89. https://doi.org/10.1080/028275802317221118

Yerbury M.D., Cooper R.J. Curve Sawing Spruce Sawlogs Containing Sweep Can Reduce Drying Distortion When Compared with Conventional Sawing. Forestry, England, London, 2010, vol. 83, no. 4, pp. 443–450. https://doi.org/10.1093/forestry/cpq026