Рапинчук Д.Л., Шетько С.В., Янушкевич А.А.

Белорусский государственный технологический университет

Распиловка бревен на заготовки для клееных брусьев:
компьютерное моделирование

Одной из главных задач Государственной программы возрождения и развития села в Беларуси является строительство жилых домов. Для снижения объемов капиталовложений необходимо обеспечить максимальное использование местного сырья и материалов в строительстве.

Основным строительным материалом для малоэтажного домостроения в Беларуси является древесина. Наряду с традиционными древесными материалами – бревнами, брусьями из массивной древесины, в последнее время начали использовать в качестве стенового материала клееные профилированные брусья.

Клееный брус имеет ряд преимуществ по сравнению с массивными бревнами и брусьями. Он изготавливается из высушенной древесины, менее подвержен неблагоприятным воздействиям (гниению, растрескиванию, поражению насекомыми и т.п.). Клееный брус обладает повышенной формоустойчивастью по сравнению с брусом из цельной древесины, это способствует улучшению его эксплуатационных свойств при различных атмосферных условиях. Усадка клееного бруса не превышает 1%, что дает возможность значительно сократить сроки возведения дома "под ключ", т.к. не требуется длительного срока усадки сруба. При производстве такого стенового материала реализуется индустриальный подход, что позволяет сократить сроки строительства, улучшить качество возводимых домов, т.к. повышается точность сборки.

Для изготовления клееного бруса с целью улучшения его формоустойчивости используют пиломатериалы специальной распиловки – радиальные и полурадиальные. К таким пиломатериалам относят доски, имеющие угол между пластью и касательной к годичному слою соответственно больше 60º и 45º. Преимуществом таких пиломатериалов является то, что они имеют усушку (разбухание) в 1,6 раза меньшую, чем тангентальные, они меньше подвержены короблению в процессе сушки, т.е. имеют повышенную формоустойчивость при воздействии атмосферных факторов.

Распиловка бревен на радиальные пиломатериалы ведется комбинированным развально-сегментным способом (рис. 1а).

а) б)

Рис. 1. Комбинированная развально-сегментная схема для определения
размеров зон радиальности

При распиловке таким способом необходимо учитывать размеры зон радиальности, расчетная схема для определения которых представлена на рис. 1б.

В соответствии с расчетной схемой нами были установлены размеры зон радиальности бревна, в пределах которых могут быть выпилены радиальные пиломатериалы [1, 2]. Толщина центральной вырезки х и ширина пласти бруса y2 зависят от диаметра бревна и угла радиальности и определяются следующими выражениями:

где α- угол радиальности (в нашем случае α = 45°).

Отметим, что в соответствии с рис. 1 радиальные доски получают из центральной зоны бревна, а также из выпиливаемых брусьев. Распиловка ведется на ленточнопильных и круглопильных станках. Изменение зон радиальности в зависимости от диаметра бревен представлено на рис. 2.

Рис. 2. Изменение зон радиальности в зависимости от диаметра бревен

График показывает, что на радиальные пиломатериалы целесообразнее распиливать крупные бревна.

Сведения о величине зон радиальности использованы для составления схем распиловки бревен на пилозаготовки (ламели) для клееного бруса. На основе результатов теоретических исследований было создано программное обеспечение, с использованием которого было проведено компьютерное моделирование раскроя бревен на радиальные пиломатериалы.

В качестве примера приведем постав для бревен диаметром 30 см длиной 5 м, который составлен и рассчитан с использованием разработанного программного обеспечения. Данный постав составлен с целью получения радиальных пилозаготовок в соответствии со спецификацией для производства клееного оконного бруса. Результаты моделирования раскроя бревна представлены на рис. 3.

Анализ полученных результатов свидетельствует о работоспособности разработанной компьютерной программы.

Таким образом, создано программное обеспечение, обеспечивающее возможность проектирования раскроя бревен с учетом их размерной характеристики на радиальные пиломатериалы заданной спецификации.

Рис. 3. Пример компьютерного моделирования раскроя бревен
с использованием разработанного программного обеспечения

Разработанное программное обеспечение может использоваться в системах компьютерного управления сортировкой пиловочного сырья, а также для позиционирования режущих инструментов бревнопильного оборудования для оптимизации раскроя бревен. Отметим, что правильный выбор схем распиловки обеспечивает рациональное использование дорогостоящего пиловочного сырья и в конечном итоге способствует уменьшению расхода материалов в строительстве и снижению себестоимости строительства.

Литература:

1. Батин, Н.А. К составлению поставов на выпиловку радиальных пиломатериалов / Н.А. Батин, А.А. Янушкевич // Механическая технология древесины: респ. межвед. сб. – Минск, 1971. – Вып. 1. – С. 3-5.

2. Янушкевич, А.А. Раскрой бревен на радиальные пиломатериалы / А.А. Янушкевич, С.В. Шетько // Труды БГТУ. – Сер. II, Лесная и деревообрабатывающая пром-сть. – Минск: БГТУ, 1998. – Вып. VI. – С. 94-99.