Совершенствование метода оценки использования пиловочного сырья

Актуальность темы

Размерно-качественные характеристики пиловочного сырья оказывают существенное влияние практически на все показатели использования древесины. При раскрое пиловочного сырья основными характеристиками являются: диаметр, длина и форма сортимента. При изменении любого из этих факторов происходит рассеивание размеров пиломатериалов и изменяется объемный и спецификационный выход пилопродукции.

При расчете поставов и составлении планов раскроя учету подлежат все характеристики пиловочных сортиментов. В производственных условиях лесопиления сортирование пиловочного сырья производится преимущественно по диаметрам, по длине производится в основном на две группы длин, а сбежистость не учитывается. Поэтому итоговые показатели раскроя пиловочного сырья отличаются от планируемых. Для повышения достоверности технологических расчетов, планирования раскроя пиловочного сырья и технико-экономических показателей необходимо внести корректировку при определении фактического объема пиловочного сырья с учетом реальных условий работы предприятия.

Техника измерений параметров круглых лесоматериалов характеризуется многообразием методов, способов и средств. Однако, какой бы способ обмера круглых лесоматериалов не использовался, фактический их объем будет иметь отклонения от номинального зафиксированного их объема. В зависимости от параметров сортиментов и их формы диапазон предельных значений объема круглых лесоматериалов будет изменяться от максимального до минимального значения.

Это не дает основания утверждать о точности оценок в распределении баланса сырья по его составляющим, поскольку применяется усредненный подход к расчету возможных отклонений их объемов. В целом это не позволяет достоверно оценить направления дальнейшего совершенствования технологии и оборудования лесопиления.

Тенденции определения фактического объема поступившего пиловочного сырья обусловлены новыми направлениями учета формы и размеров круглых лесоматериалов применительно к условиям лесопильного производства с использованием существующих нормативных документов.

Это позволит более эффективно дать оценку комплексному использованию пиловочного сырья и улучшить технологический процесс на лесо-пильно-деревообрабатывающих предприятиях в целом. Поэтому новый подход к определению пределов отклонения фактического объема сырья от расчетного и их достоверность, а также нормы расхода древесины при производстве пиломатериалов является актуальными.

Цель работы — научное обоснование метода оценки и повышение достоверности рационального использования пиловочного сырья при продольном его раскрое на различную пилопродукцию.

Задачи исследований:

— провести анализ отклонений объемов круглых лесоматериалов, пиломатериалов и всех составляющих баланса, используемых в практике технологических расчетов при планировании раскроя и нормировании расхода пиловочного сырья в производстве пилопродукции;

— провести анализ основных технологических факторов, влияющих на использование древесины;

— определить влияние сбежистости, формы поперечного сечения, точности определения размеров пиловочного сырья на объем сортимента.

— разработать технологические требования к составлению эффективных планов раскроя пиломатериалов при круговой схеме брусоворазвальным способом раскроя круглых лесоматериалов, сориентированных по двум образующим;

— обосновать критерии выхода пиломатериалов с учетом отклонений размеров и объема пиловочного сырья;

— провести экспериментальную проверку предлагаемых теоретических подходов и оценить влияние формы круглых лесоматериалов на их объем и точности сортировки по диаметрам на выход пиломатериалов.

Методы исследований. При выполнении теоретических и экспериментальных исследований применялись методы математической статистики и теории вероятностей. Обработка результатов экспериментов проводилась с применением современных средств вычислительной техники и методов обработки информации: математической статистики, элементов математического моделирования и анализа, теории вероятностей, планирования эксперимента, а также пакетов прикладных программ.

Программа брусово-развального способа раскроя бревен по круговой схеме написана в среде Visual С++. Для обработки результатов исследований использовали программы Microsoft Excel, Mathcad, Statistica 6.0.

Научная новизна работы:

— разработана методика определения объема круглых лесоматериалов с учетом изменения формы поперечного и продольного сечения, а также погрешностей размеров сортиментов, требований по точности сортирования, к формированию геометрических размеров согласно нормативным документам в зависимости от диаметров, длин и сбежистости древесины;

— дано формализованное описание и определены диапазоны рассеивания объемов круглых лесоматериалов вследствие изменения их геометрических размеров, вызванных отклонением диаметров, длин, кривизны, сбежистости;

— уточнены показатели продольного раскроя круглых лесоматериалов, сориентированных по двум образующим, брусоворазвальным способом по круговой схеме с учетом отклонений объемов круглых лесоматериалов от номинальных.

Практическая значимость работы. Определяется внедрением в практику технологических расчетов при нормировании расхода древесины и планировании раскроя пиловочного сырья научно обоснованной оценки значений факторов, влияющих на отклонение объемов круглых лесоматериалов, определения диапазонов их изменения, установления коэффициентов, учитывающих изменение фактически принятых объемов пиловочного сырья.

На защиту выносятся:

— результаты теоретических и экспериментальных исследований по оценке влияния отклонений размеров круглых лесоматериалов на их объем и выход пиломатериалов при круговой брусоворазвальной схеме раскроя сортиментов, сориентированных по двум образующим;

— научно обоснованные рекомендации по формированию поставов на распиловку круглых лесоматериалов с учетом точности их подборки по диаметрам, отклонений объема сортимента вследствие погрешностей формы и измерения размеров;

— технологическое и информационное обеспечение метода определения показателей оценки объемов пиловочного сырья и пилопродукции.

Реализация результатов. Технологические рекомендации использованы в производственной деятельности при производстве пиломатериалов на однопильных ленточнопильных станках с подвижным пильным узлом (ООО «Леском», г. Архангельск). Внедрено программное обеспечение по планированию раскроя пиловочного сырья по круговой схеме (акт внедрения, ООО «Леском», г. Архангельск, 1999 г.). На основе результатов исследований разработаны и изданы «Рекомендации по выбору рациональных поставов при распиловке хвойного пиловочника на ленточнопильных станках малой мощности по круговой схеме брусово-развальным способом» (г. Северодвинск, 2002 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на: XI международной научно-технической конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (г. Пенза, ПГУ, 2003 г.) — Всероссийской научно-технической конференции «Молодые исследователи — региону» (г. Вологда, ВоГТУ, 2003 г.) — Первой общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука — региону» (г. Вологда, ВоГТУ, 2003 г.) — научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (г. Архангельск, 2000;2002 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть печатных работ, в том числе научно-производственные рекомендации.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 97 наименований, приложений. Основное содержание работы изложено на 185 страницах, включает 54 рисунка, 12 таблиц.

В результате проведенных исследований дано аналитическое ранжирование объемов круглых лесоматериалов, выхода пиломатериалов, отходов производства с учетом отклонений размеров и объема круглых лесоматериалов.1. Получено формализованное описание возможных отклонений объема круглых лесоматериалов, выраженное полем рассеивания. Полученные зависимости могут быть применены как при анализе отклонений объемов штучных сортиментов, так и партий круглых лесоматериалов. С учетом распределений геометрических параметров сортиментов с достаточной точностью могут быть определены отклонения объемов.2. Изменение выхода пиломатериалов с учетом относительной погрешности отклонения объема бревна, вызванной погрешностью отклонения диаметра от номинального характеризуется завышением значений относительно расчетных при точности распределения сортиментов по диаметрам на размерные группы ±1 см по всему диапазону изменения диаметров и удвоением систематической погрешности (порядка 12%).3. Изменение выхода пиломатериалов с учетом относительной погрешности отклонения объема бревна, вызванной погрешностью кривизны.

(длины) бревна, носит нормальный характер с равно распределенной относительно расчетного погрешностью порядка 3% по всему диапазону изменения диаметров.4. При составлении поставов необходимо учитывать разницу в использовании линейного размера вершинного торца сортимента, зависяшую от принятой в производстве точности сортирования сырья по диаметрам. В противном случае любой, так называемый, рациональный постав не дает максимального результата.5. Рекомендации по составлению поставов согласовываются с требованиями сортирования сортиментов по диаметрам, что обеспечивает в производственных условиях получение сопоставимых расчетным выходов по спецификационным и количественным показателям. Следует определять средний диаметр сортимента по результатам четырех измерений диаметра поля рассеивания возможных отклонений диаметров сортиментов и снижает переходность диаметров в смежные размерные группы.6. Построены уравнения связи номинального, наибольшего и наименьшего объема отходов, формирующихся при продольном раскрое пиловочного сырья на пиломатериалы стандартных размеров, под действием факторов, обуславливающих отклонения объемов круглых лесоматериалов и выход пилопродукции. Предложенный подход позволяет корректировать нормы расхода древесины при производстве пиломатериалов и устанавливать пределы их достоверности.