Черновые пиломатериалы. Метод расчета толщины и ширины

ЧЕРНОВЫЕ ПИЛОМАТЕРИАЛЫ
Метод расчета толщины и ширины
Анатолий Курицын, OOO «Лесэксперт»
Введение
Главной целью лесопильного предприятия является
изготовление пиломатериалов, качество которых
соответствуют требованиям конечного потребителя
SIND, 1980, Швеция
Прежде всего это относится к точности размеров пиломатериалов.
Национальные и международные стандарты содержат общие требования к
размерам пиломатериалов. Однако метод расчета размеров не
документирован. На уровне национальных и международных стандарты нет
возможности учитывать конкретные особенности технологии производства
пиломатериалов и свойства древесины.
Предлагаемый метод позволяет устанавливать требования к размерам
пиломатериалов на уровне договора (контракта) между продавцом и
покупателем, а также на уровне стандарта организации – предприятия
изготовителя или потребителя.
Примечание: Черновые пиломатериалы – сырые или сухие пиломатериалы,
поверхности которых не подвергались дополнительной обработке после
распиловки
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Модель для толщины и ширины пиломатериала
Размер (толщина или ширина) сухого пиломатериала H2 равен разности
размера сырого пиломатериала (до сушки) H1 и усушки Y :
H2 = H1 - Y .
Размер сырого пиломатериала H1 и усушку Y считаем независимыми
случайными величинами с нормальным распределением. Это означает,
что:
- средний размер сухого пиломатериала mH2 равен разнице между
средним размером сырого пиломатериала mH1 and средней усушкой mY :
mH2 = mH1 – mY ,
- а дисперсия размера сухого пиломатериала sH22 равна сумме
дисперсий размера сырого пиломатериала sH12 и дисперсии усушки sY2
sH22 = sH12 + sY2
(s – стандартное отклонение)
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Пример распределения ширины и усушки по ширине
Сосна
Радиальная
распиловка.
Влажность сухих
пиломатериалов
W2 = 11 %
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
5
Усушка по ширине, мм
Пример
подтверждает,
что размер
пиломатериала
и усушку
можно считать
независимыми
случайными
величинами.
4
3
2
1
0
89
90
91
92
93
94
95
Ширина сырых пиломатериалов, мм
Статистические характеристики размеров и усушки
1. Среднее, m, мм.
2. Стандартное отклонение, s, mm.
3. Коэффициент вариации, K, %
K = s/m.
4. Доверительный
интервал R, mm
R = 4s
при доверительной
вероятности 95%.
Доверительный интервал
размера R должен быть
равен допуску на размер ∆
или быть меньше его
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Исходные данные
Для расчета размера (толщины или ширины) пиломатериала
необходимы следующие исходные данные
Заданные данные:
1. Расчетная влажность сырых пиломатериалов, W1 ,%,
2. Расчетная влажность сухих пиломатериалов, W2 ,%,
3. Минимальный размер сухого пиломатериала, H2 , mm.
Результаты выборочных измерений:
4. Коэффициент усушки, KY, %,
(возможные значения 0,1 ÷ 0,5 %)
5. Коэффициент вариации усушки, VKY, %,
(10 ÷ 50 %)
6. Допуск на размер сырых пиломатериалов, ∆1, mm, (1,5 ÷ 6,0 мм)
7. Ширина пропила (ширина зубьев пил), b, mm
(1,5 ÷ 6,0 мм)
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Выборочные измерения
Основные требования к выборочным измерениям для оценки
статистических характеристик:
1) Объем выборки должен быть не менее 250 пиломатериалов каждого
назначения, породы и номинальных размеров (групп номинальных
размеров.
2) Пиломатериалы должны быть выпилены и высушены при обычных
для изготовителя условиях. Если настройка лесопильного оборудования
влияет на размеры сырых пиломатериалов, то в выборку включают
пиломатериалы, полученные при различных настройках.
3) На пиломатериалах, включенных в выборку, перед сушкой и после
сушки должны быть измерены толщина, ширина и влажность в трех
точках по длине.
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Измерение размеров и влажности
При выборочных измерениях толщину H и ширину B измеряют
штангенциркулем с округлением результата до 0,1 мм в трех точках по
длине доски L: на расстоянии 150 мм от торцев и на середине длины –
точки 1, 2 и 3.
Измерение влажности проводят влагомером в этих же точках.
.
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Ведомость №
Предприятие
Назначение, порода и номинальные
размеры
Дата измерений до и после сушки
Результаты выборочных измерений пиломатериалов
Номер пиломатериала
Измерения в точке 1 –
на 15 см от переднего торца
ВлажТолщина
ность до
до H1 и
W1 и
после H2
после W2 сушки,
сушки, %
мм
Ширина
до B1 и
после B2
сушки,
мм
W1
B1
W2
H1
H2
1
2
3
…
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
B2
Измерения в точке 2 –
на середине длины доски
Измерения в точке 3 –
на 15 см от заднего торца
Толщина
до H1 и
после H2
сушки,
мм
Ширина до Влажност
B1 и после ь до W1 и
B2 сушки, после W2
мм
сушки, %
Толщина
до H1 и
после H2
сушки,
мм
Ширина
до B1 и
после
B2
сушки,
мм
H1
B1
H1
B1
Влажность
до W1 и
после W2
сушки, %
W1
W2
H2
B2
W1
W2
H2
B2
Пример распределения ширины пиломатериалов
Число измерений, %
Сосна.
Радиальная
распиловка
Сырые
(Green timber)
m = 92,9 мм
s = 0,76 мм
R = 3,05 мм
Сухие
(Dried timber)
m = 90,5 мм
s = 0,99 мм
R = 3,94 мм
70
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
60
50
40
30
20
10
0
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
Ширина, мм
Green timber (W=30 %)
Dried timber (W=11 %)
96
Пример распределения усушки по ширине
N
W1
W2
m2
= 259 штук
= 30 %
= 11 %
= 90,5 мм
mY
sY
RY
KY
VKY
= 2,4 мм
= 0,71 мм
= 2,84 мм
= 0,142 %
= 29,1 %
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
60
Число измерений, %
Сосна.
Радиальная
распиловка
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
Усушка по ширине, мм
6
Схема размерной цепи для чернового пиломатериала
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Порядок расчета
1. Средняя усушка mY = H2min x KY x (W1 – W2 )/100
2. Доверительный интервал усушки RY = 4 mY x KKY /100
3. Доверительный интервал размера сухого п/м R2 = (R12 + RY2 )1/2 равен
допуску на размер сухого пиломатериала ∆2 = (∆12 + RY2 )1/2
4. Заданный размер сухого пиломатериала T2 = H2min + R2/2
(равен среднему размеру сухого пиломатериала m2)
5. Максимальный размер сухого пиломатериала H2max = H2min + ∆2
6. Распиловочный (заданный) размер сырого пиломатериала T1 = T2 + mY
(распиловочный размер, равен среднему размеру сырого п-ла m1)
7. Минимальный H1min = T1-∆1 и максимальный H1max = T1+∆1 размер сырого
пиломатериала
8. Номинальный размер Нnom, равный среднему (заданному) размеру сухого
пиломатериала при расчетной влажности 20%, округленному до 1 мм
Нnom = T2 + H2min x KY x (20 – W2 )/100
9. Потери древесины при распиловке и сушке, мм, Pmm= T1-H2min+b
10. Потери древесины при распиловке и сушке, %, P%=(T1-H2min+b)x100/H2min
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Пример расчета размеров
изготовителем пиломатериалов эксплуатационной влажности (12%)
Исходные
данные
Толщина
Ширина
Исходные данные
1. Влажность 2. Влажность 3. Минимасырых п/м,
сухих п/м
льный размер
W1, %
W2, %
сухих п/м,
(может быть
H2min, мм
16-30 %)
(6-20 %)
30
30
Усушка
12
12
28,5
89
Выборочно измеренные данные
4. Коэффици- 5. Коэфици- 6. Допуск на
7. Ширина
ент усушки, ент вариации размер сырых
пропила
KY, %
усушки,
п/м,
(зубьев пил),
KY
1
V ,%
∆ , мм
b, мм
(0,1-0,5 %)
(10-40 %)
(1,5-6,0 мм)
(1,5-6,0 мм)
0,207
0,126
32,5
32,8
1,8
3,0
4,1
3,5
8. Средняя усушка, mY, мм
9. Доверительный интервал усушки (95%), RY, мм
Толщина
1,1
1,4
Ширина
2,0
2,6
12. Максимальный
13. Допуск на размер
Размер 10. Распиловочный (средний) 11. Минимальный
размер сырых п/м,
размер сырых п/м,
размер сырых п/м,
сырых п/м,
сырых п/м
T1, мм
H1min, мм
H1max, мм
∆1, мм
Толщина
30,7
29,8
31,6
1,8
Ширина
93,0
91,5
94,5
3,0
14. Заданный размер
15. Минимальный
16. Максимальный
17. Допуск на размер
Размер
сухих п/м,
размер сухих п/м,
размер сухих п/м,
сухих п/м,
сухих п/м
T2, мм
H2min, мм
H2max, мм
∆2, мм
Толщина
29,6
28,5
30,8
2,3
Ширина
91,0
89,0
93,0
4,0
18. Рекомендуемый
Общие
19. Потери древесины при распиловке 20. Потери древесины при распиловке
номинальный размер,
и на усушку, Pmm, мм
и на усушку, P%, %
данные
Нnom, мм
Толщина
30
6,3
22,1
Ширина
91
7,5
8,4
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Пример расчета размеров
изготовителем пиломатериалов транспортной влажности (20%)
Результаты расчета
Исходные и выборочно измеренные данные
НомиРасчетРасчет- МиниДопуск нальный
ная
ная мальК-т
на
размер,
Влаж- влажК-т
влаж- ный
вариа- размер Нnom, мм
ность ность
усушки,
ность размер
ции
при (средний
при
при
KY,
сухих сухих
усушки, распи- размер при
постав- распи%/%
п/м,
п/м,
V , % ловке, влажности
(0,1-0,5) KY
ке
ловке,
(10-40) ∆1, мм
20 %)
W2, % H2min,
W1, %
(6-20)
(1,5-8,0)
мм
( 30)
Размеры сырых
пиломатериалов
Минимальный,
H1min,
мм
Усушка
Размеры после сушки
ДовеДоРаспиритель
МаксиСредЗадан- Мини- Макси- пуск
ловоч-ный
мальняя
ный маль- маль- на разный
интерный,
усу(сред- ный, ный, мер
(средвал
H1max,
шка,
ний), H2min, H2max, сухих
ний),
усушки
мм
m , мм
T , мм мм
мм
п/м,
T1, мм Y
(0,95), 2
∆2, мм
RY, мм
Поставлемые на ОАО "Домостроитель" пиломатериалы транспортной влажности (20%)
Трансп.
30
20
22,8
0,22
36
4,0
25
23,4
27,4
25,4
0,5
0,7
24,9
22,8
27,0
4,2
Трансп.
30
20
51,8
0,22
36
4,0
54
53,2
57,2
55,2
1,1
1,6
54,0
51,8
56,2
4,4
Трансп.
30
20
76,3
0,14
34
4,0
79
77,6
81,6
79,6
1,1
1,5
78,5
76,3
80,7
4,3
Трансп.
30
20
102,0
0,14
34
4,0
104
103,7 107,7 105,7
1,4
1,9
104,3 102,0 106,5
4,5
Трансп.
30
20
115,3
0,14
34
4,0
118
117,1 121,1 119,1
1,6
2,2
117,5 115,3 119,8
4,5
Трансп.
30
20
127,7
0,14
34
4,0
130
129,8 133,8 131,8
1,8
2,4
130,0 127,7 132,3
4,6
Трансп.
30
20
153,0
0,14
34
4,0
155
155,4 159,4 157,4
2,1
2,9
155,3 153,0 157,6
4,7
Трансп.
30
20
173,4
0,14
34
4,0
176
176,2 180,2 178,2
2,4
3,3
175,8 173,4 178,2
4,8
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
Пример расчета размеров покупателем пиломатериалов,
проводящим сушку пиломатериалов до эксплуатационной влажности
Результаты расчета
Размеры при поставке
Усушка
Размеры после сушки (у сухих)
Исходные и выборочно измеренные данные
Расчетная
Влаж- влажность ность
при
при
поставке поставке, W1, %
(20, 30)
Расчетная
влажность
сухих
п/м, W2,
%
(6-20)
МиниК-т
К-т
мальварианый усушки,
ции
KY ,
размер
усушки,
сухих
%/%
VKY, %
п/м, (0,1-0,5)
(10-40)
H2min, мм
НоминальДопуск
Довеный
на
рительразмер, Мини- Макси- ЗаданЗаданразмер
Сред- ный
Нnom, мм маль- маль- ный
ный
п/м при
няя интер(средний
ный,
ный, (сред(средпоставусушка, вал
размер при H1min, H1max, ний),
ний),
ке, ∆1,
m , мм усушки
влажности
мм
мм
T1, мм Y
T2, мм
мм
(0,95),
20 %)
(1,5-8,0)
RY, мм
Допуск
Мини- Максина
маль- мальразмер
ный, ный,
сухих
H2min, H2max,
п/м,
мм
мм
∆2, мм
Закупаемые сырые пиломатериалы, подлежащие сушке до эксплуатационной влажности (8 %)
Сырые
Сырые
Сырые
Сырые
Сырые
Сырые
Сырые
Сырые
30
30
30
30
30
30
30
30
8
8
8
8
8
8
8
8
22,1
50,3
74,9
100,1
113,1
125,3
150,1
170,2
0,22
0,22
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
36
36
34
34
34
34
34
34
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
25
54
79
104
118
130
155
176
23,4
53,1
77,6
103,7
117,1
129,7
155,4
176,2
27,4
57,1
81,6
107,7
121,1
133,7
159,4
180,2
25,4
55,1
79,6
105,7
119,1
131,7
157,4
178,2
1,1
2,4
2,3
3,1
3,5
3,9
4,6
5,2
1,5
3,5
3,1
4,2
4,7
5,2
6,3
7,1
24,3
52,7
77,3
102,6
115,6
127,9
152,8
173,0
22,1
50,3
74,9
100,1
113,1
125,3
150,1
170,2
26,5
55,1
79,6
105,0
118,1
130,4
155,4
175,7
4,4
4,8
4,7
4,9
5,0
5,1
5,3
5,5
Закупаемые пиломатериалы транспортной влажности (20%), подлежащие сушке от транспортной до эксплуатационной влажности ( 8 %)
Трансп.
Трансп.
Трансп.
Трансп.
Трансп.
Трансп.
Трансп.
Трансп.
20
20
20
20
20
20
20
20
8
8
8
8
8
8
8
8
22,1
50,3
74,9
100,1
113,1
125,3
150,1
170,2
0,22
0,22
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011
36
36
34
34
34
34
34
34
4,2
4,4
4,4
4,5
4,5
4,6
4,7
4,8
25
54
79
104
118
130
155
176
22,8
51,8
76,3
102,0
115,3
127,7
153,0
173,4
27,0
56,2
80,7
106,5
119,8
132,3
157,7
178,2
24,9
54,0
78,5
104,3
117,5
130,0
155,3
175,8
0,6
1,3
1,3
1,7
1,9
2,1
2,5
2,9
0,8
1,9
1,7
2,3
2,6
2,9
3,4
3,9
24,3
52,7
77,3
102,6
115,6
127,9
152,8
173,0
22,1
50,3
74,9
100,1
113,1
125,3
150,1
170,2
26,5
55,1
79,7
105,1
118,1
130,5
155,5
175,8
4,4
4,8
4,8
5,0
5,0
5,2
5,4
5,6
Благодарю за внимание
Анатолий КУРИЦЫН
Директор, к. т. н.
OOO «ЛЕСЭКСПЕРТ»
Центр стандартизации и сертификации лесоматериалов
Тел./факс: +7 (495) 745 85 84, моб. +7 (916) 916 05 32
E-mail: [email protected]
Web-page: www.lesexpert.org
OOO "Лесэксперт" 30.01.2011