Классификация лесной продукции. Из древесины вырабатывают разнообразнейшие виды лесной продукции, которая применяется во всех областях народного хозяйства. Отдельные виды лесной продукции принято называть сортиментами. Некоторые их них заготовляют непосредственно в лесу или на ближайшем лесном складе (круглые сортименты, дрова), другие являются продукцией первичной механической обработки древесины (шпалы, доски, брусья и т. п.).
Лесные сортименты, применяемые в круглом виде (телеграфные столбы, рудничная стойка, строительные бревна и пр.) или как полуфабрикат для дальнейшей обработки и химической переработки, называют деловым лесом. К деловому лесу относятся все сортименты, кроме дров, используемых для отопления.
По степени обработки и способам производства сортименты можно разделить на следующие классы:
1) круглые деловые лесоматериалы, боковая поверхность которых сохраняет форму древесного ствола;
2) дрова - отрезки ствола, оставленные в круглом виде или расколотые на части;
3) пиленые лесоматериалы, получаемые путем продольной распиловки круглого леса;
4) колотые лесоматериалы, вырабатываемые путем раскалывания отрезков древесного ствола;
5) сортименты, получаемые строганием (строганная фанера, используемая для облицовки мебели;
6) лесоматериалы, получаемые из чураков лущением (шпон различного назначения;
7) лесопродукция из корневых и прикорневых частей деревьев (болванки для хомутов, кокоры для судостроения и т. п.);
8) сортименты, изготовляемые из коры древесных и кустарниковых пород (мочало, дубильное корье и т. п.).
Наибольшее количество сортиментов включают классы круглых деловых и пиленых лесоматериалов.
В класс круглых деловых сортиментов входят лесоматериалы:
а) не требующие продольной распиловки (бревна строительные, для деревянного судостроения, свай и мостов, столбов воздушных линий связи, рудничная стойка, кругляк тонкий, разделяющийся на подтоварник и жерди);
б) применяемые как сырье для изготовления пиленых сортиментов и представляющие собой очищенные от сучьев отрезы ствола длиной чаще всего не менее 3 м и толщиной от 14 см и выше (отрезы ствола хвойных пород называют бревнами, лиственных пород - кряжами;
в) используемые как сырье для изготовления колотых сортиментов
(кряжи для выработки клепки, обода, полоза, спиц);
г) идущие на изготовление строганных сортиментов на специальных станках (кряжи и чураки - отрезки кряжей, длина которых соответствует размерам фанерных и других станков), для производства строганной фанеры, для стружечного производства;
д) используемые как сырье для лущения (кряжи и чураки для выработки лущеного, фанерного, спичечного и другого шпона);
е) применяемые как сырье для целлюлозно-бумажного производства (балансы);
ж) служащие сырьем для химической переработки (выработки дубильных экстрактов, для углежжения, сухой перегонки).
В зависимости от области применения к лесным сортиментам предъявляют определенные требования в отношении их размеров, качества, характера обработки, способов учета, хранения и пр. Все эти требования отражены в особых документах называемых государственными стандартами (ГОСТ).
Под государственным стандартом на лесные материалы следует понимать типовой вид данного сортимента, удовлетворяющий определенным условиям и обязательный для всей территории России.
Стандарты утверждаются Комитетом стандартов и приборов при Правительстве РФ и имеют силу закона, нормирующего отдельные виды продукции.
Сортимент, который по размерам, качеству, обработке и другим признакам соответствует установленному образцу (стандарту), называется стандартным.
Приведение ряда однородных объектов, например пиловочных бревен, к единому образцу (стандарту) и установление качественных показателей и требований, предъявляемых к сортименту, называется стандартизацией.
Определение объемов стволов и их частей по таблицам объемов цилиндров. Для определения объемов бревен, кряжей и других деловых круглых сортиментов могут быть использованы формулы для определения объемов стволов и их частей. Более точно, но с большой затратой1 труда объем круглого леса можно определить по сложным формулам.
Наиболее часто при вычислении объемов круглого леса применяется простая формула срединного сечения (V = gL). Для упрощения работы заранее вычисляют объем бревен различной длины в зависимости от диаметра, обуславливающего величину поперечного сечения. Полученные данные сводят в таблицу (табл. 2).
Таблицы такого рода называют таблицами объемов цилиндров.
Таблицы объемов цилиндров в развернутом виде, предусматривающие различные сочетания длины и толщины сортиментов, имеются в лесных справочниках.
Таблица. 2. Объем круглого леса, вычисленный по формуле срединного сечения
Длина сортиментов, м | Объем сортиментов, плотных м3, при диаметре на середине длины, см | ||||||
20 | 21 | 22 | 23 | 25 | 26 | ||
4,0 | 0,126 | 0,138 | 0,152 | 0,166 | 0,181 | 0,196 | 0,212 |
5,0 | 0,157 | 0,173 | 0,190 | 0,208 | 0,226 | 0,245 | 0,265 |
6,0 | 0,188 | 0,208 | 0,228 | 0,249 | 0,271 | 0,294 | 0,319 |
7,0 | 0,220 | 0,242 | 0,266 | 0,291 | 0,317 | 0,344 | 0,372 |
8,0 | 0,251 | 0,277 | 0,304 | 0,332 | 0,362 | 0,393 | 0,425 |
Таблицы объемов бревен и метод их составления. Измерение диаметра на середине сортимента очень трудоемко. Если сортименты сложены в штабель, то чтобы измерить их диаметры на середине нужно раскатать штабель, определить середину сортимента, в этом месте снять кору, так как объем делового сортимента определяется без коры, и лишь после этого измерить диаметр.
В широкой практике применяют таблицы объемов, требующие измерения длины сортиментов и диаметров в тонком конце - верхнем отрезе (табл. 3).
Эти таблицы имеют ряд преимуществ. Основное их преимущество заключается в том, что для измерения диаметра в конце бревна не требуется раскатывать штабеля или разгружать машины и снимать кору на середине бревна. При всех последующих расчетах, связанных с распиловкой бревен на доски или использованием их в круглом виде, оперируют диаметром бревен в верхнем отрезе.
Таблица 3. Объемы сортиментов по длине и диаметру
Длина сортиментов, м | Объем сортиментов, пл. м3, при диаметре в верхнем отрезе, см | ||||||
4,0 | 0,15 | 0,16 | 0,18 | 0,20 | 0,21 | 0,23 | 0,25 |
5,0 | 0,19 | 0,21 | 0,23 | 0,25 | 0,27 | 0,30 | 0,32 |
6,0 | 0,24 | 0,26 | 0,28 | 0,31 | 0,33 | 0,36 | 0,39 |
6,5 | 0,26 | 0,28 | 0,31 | 0,34 | 0,36 | 0,40 | 0,43 |
7,0 | 0,28 | 0,31 | 0,34 | 0,37 | 0,40 | 0,43 | 0,47 |
8,0 | 0,34 | 0,37 | 0,40 | 0,44 | 0,47 | 0,51 | 0,55 |
Таблицы, определяющие объем бревен по длине и диаметру в верхнем отрезе, составляют опытным путем на основе детальных обмеров большого числа бревен. Диаметры обмеряют через 1 или 2 м, затем вычисляют объем каждого бревна, чаще всего по сложной формуле срединных сечений. Результаты вычислений группируются по длине бревен и их диаметрам в верхнем отрезе. Для бревен, имеющих одинаковую длину и одинаковый диаметр в верхнем отрезе, складывают объемы и полученную сумму делят на число таких бревен. Полученный для данной группе бревен среднеарифметический объем вписывают в таблицу.
При массовом обмере бревен максимальных и минимальных размеров оказывается немного, поэтому среднеарифметические объемы, вычисленные на основании малого числа наблюдений, будут недостаточными, и их необходимо выравнивать графически. Для этого строят график. По оси абсцисс откладывают диаметры бревен в верхнем отрезе, по оси ординат - среднеарифметические объемы бревен. При соединении отложенных на графике точек получают кривую. Если кривая окажется не плавной, а с резкими отклонениями, это значит, что среднеарифметические объемы установлены неточно и их нужно выравнивать. В результате этих действий получают таблицу для определения объемов по верхнему отрезу и длине сортимента.
Сбег ствола и его влияние на объем бревна. Диаметр древесного ствола от комля к вершине постепенно уменьшается. Это уменьшение, приходящееся на единицу длины ствола (чаще всего 1 м), называется сбегом. Сбег может быть абсолютным и относительным.
Абсолютный сбег равен разности между диаметрами двух сечений ствола, отстоящих одно от другого на расстоянии 1 м. Допустим, что диаметр ствола на расстоянии 1 м от комля 30 см, а на расстоянии 2 м от комля 29 см. Разность между этими двумя диаметрами, равная 1 см, и составляет абсолютный сбег на этом участке ствола.
При определении относительного сбега диаметра ствола, измеряемый на высоте груди, принимают за 100. Все прочие диаметры выражают в процентах от диаметра на высоте груди. В результате получают процентный ряд, характеризующий относительное изменение диаметра ствола, или относительный сбег. Если диаметр сечения, отстоящего от диаметра на высоте груди на 1 м, равен 96 %, то относительный сбег составит 4 %.
На отдельных участках ствола величина сбега различна: в нижней части ствола из-за корневых наплывов он будет довольно большим, в средней части ствола уменьшается и к вершине снова возрастает.
При оценке различий в сбеге у отдельных бревен принято устанавливать средний сбег. Средний сбег равен разности между двумя диаметрами в нижнем и верхнем отрезе деленной на длину бревна.
При распиловке бревен на доски, а также при использовании их в строительстве учитывают диаметр верхней части бревен, не превышающей по длине 3 м. Различия в сбеге в остальной части бревна с производственной точки зрения интереса не представляют. При распиловке бревен на длинные доски безразлично какую форму имеет нижняя часть бревна, так как периферийная часть бревна уходит в отходы. Поэтому при распиловке имеет значение средний сбег бревна.
Исследования сбега показали, что среднеквадратические отклонения изменяются от 0,27 до 0,87 см. Средний коэффициент вариации равен 38,5 %, средний сбег 0,96 см на 1 м длины бревна.
Анализ опытных данных показывает, что сбег сосновых и еловых бревен изменяется примерно в одних и тех же пределах и средние величины его близки между собой. Поэтому для этих пород могут применяться одни и те же таблицы объемов бревен.
При изучении влияния сбега на объем ствола его делят на две части: боковую, или периферическую, которая называется зоной сбега, и цилиндрическую.
Чем больший сбег имеет бревно, тем больший процент его объема приходится на зону сбега. У бревен средней длины (6 м) на зону сбега падает 20,8 % объема бревна, у длинных (10 м) - 31,1 %, т. е. в 1,5 раза больше. У двухметровых бревен объем зоны сбега в 2,4 раза меньше, чем у бревен средней длины.
Сбег у отдельных бревен сильно изменяется. При пользовании таблицами объемов бревен, требующими измерений верхних диаметров и длины бревен, величина этих изменений не учитывается. Следовательно, ошибки в определении объема бревен по таким таблицам объясняются неточным учетом зоны сбега.
Так как на долю зоны сбега у коротких бревен приходится наименьшая часть их объема, неточный учет особенностей их сбега не приводит к существенным ошибкам при определении общего объема бревен. Например, у двухметровых бревен зона сбега в 2 раза большая средней, дает ошибку при определении объема по таблицам лишь на 8,7 %. У длинных же бревен всякие отклонения в величине сбега влияют на фактический объем бревен значительно больше.
При средней величине сбега 0,96 см и диаметре в верхнем отрезе 20 см диаметр шестиметровых бревен на половине их длины будет равен
20 + 0,96 х 3 = 23 см.
Изменение сбега характеризуется отклонением ± 0,38 см. Соответственно этому диаметры шестиметровых бревен средней толщины на половине их длины будут следующими:
23 ± 0,38 х 3 = 23 ± 1,14 см.
Следовательно, отклонение от величины срединного диаметра бревна составляет
1,14 х 100
± ----------------------- = ± 5 %
Ошибка в определении диаметра приводит к удвоенной ошибке в определении площади круга. При учете бревен по диаметрам в верхнем отрезе срединные диаметры находят с погрешностью ± 5 %, которая в свою очередь влечет за собой удвоенную погрешность в определении срединных сечений бревен, т. е ± 10 %.
При средней длине бревен 6 м определение их объемов по таблицам верхних диаметров сопряжено с ошибками, в среднем равным ± 10 %. В 68 случаях из 100 ошибка в определении их объемов не превышает ± 10 %, в 27 случаях ± 20 % и в 5 случаях ± 30 %. С увеличением толщины бревен ошибки в объемах уменьшаются, с увеличением длины увеличиваются, а с уменьшением длины падают.
Наибольшие отклонения в сбеге по сравнению с бревнами, для которых составлены таблицы, будут иметь малосбежистые и сильносбежистые бревна, поэтому при определении объемов таких бревен по таблицам получаются наибольшие ошибки. Объемы сильносбежистых бревен таблицы преуменьшают, а малосбежистых -преувеличивают.
При приемке больших партий бревен, среди которых есть малосбежистые, сильносбежистые и бревна со средним сбегом, таблицы дают удовлетворительные результаты: преуменьшение объемов одних бревен перекрываются преувеличением других и в среднем получается объем, близкий к действительному.
При выработке пиленых материалов из круглого леса для расчета постава (расстановка пил в лесопильной раме) и расчет выхода пиломатериалов, а также при сортировке и оценке бревен исходят из диаметра бревна в верхнем отрезе.
Объемы сортиментов, заготовляемых их комлевых и срединных частей стволов определяются по таблицам с удовлетворительной точностью. У вершинных сортиментов сбег значительно больше, поэтому объемы их, полученные по диаметрам в верхнем отрезе, получаются преуменьшенными.
Коэффициент вариации в объемах комлевых и срединных бревен при средней их длине 6,5 м равен ± 9 %. У вершинных лесоматериалов он в 1,5-2,5 раза больше и ошибка в определении объема может достигать 13-23 %.
Единственный способ повышения точности определения объема вершинных сортиментов - переход на измерения диаметров на середине или на обоих концах бревна. Введение отдельных таблиц для определения объемов вершинных лесоматериалов обязывает при сдаче- приемки учитывать эти лесоматериалы отдельно.
К категории вершинных относят лесоматериалы, имеющие на 1 пог. м длины сортимента сбег более 1 см и много сучков и утолщений вокруг них, что придает им своеобразную узловатость и неправильную геометрическую форму. Почти всегда из-за большого числа сучков они относятся к низшим сортам.
Во время раскряжевки хлыстов на сортименты на вершинные сортименты следует наносить специальные знаки и штабелевать их отдельно.
Обмер круглого леса. Длину хвойного леса принято учитывать с точностью до 0,5 м. Доли меньше 0,5 м при обмере в расчет не принимаются. Длину лиственных кряжей (пиловочник, фанерных, спичечных и др.) учитывают с точностью до 0,1 м. Для измерения длины круглого леса применяют шесты, рулетки и реже складные метры.
На лесных складах бревна или кряжи одинаковой длины обычно укладывают в отдельные штабели. При укладке штабелей необходимо следить за тем, чтобы торцы отдельных отрезов находились на одной стороне штабеля по возможности в одной плоскости, т. е. не выдавались вперед или внутрь штабеля. Такая укладка штабеля позволяет определить длину бревен в штабеле.
При сплаве леса торцы бревен нередко разбиваются о камни, а при хранении на складах растрескиваются. Полученные из таких бревен доски, брусья и другие материалы приходится торцевать, отпиливать поврежденные концы. Чтобы после оторцовки доски имели стандартную длину, устанавливают припуски к длине бревна. Припуск в среднем составляет около 1 % длины бревна. Для пиловочных и строительных бревен хвойных пород установлен припуск 3 см.
Стандарты на пиловочные и строительные бревна предусматривают округление диаметров до четных сантиметров: нечетные целые сантиметры увеличивают до ближайших четных, а все доли сантиметра в расчет не принимают.
Ошибки в диаметре влекут за собой удвоенную ошибку в объеме. При округлении диаметров до целых сантиметров ошибка в объеме будет равна ± 3 %, а при учете диаметров в четных сантиметрах ± 6 %. Однако при массовом учете бревен эти ошибки будут иметь положительный и отрицательный знаки и в результате взаимно уничтожаются. Поэтому стандарты на пиловочные и строительные бревна для партий не менее 100 шт. допускают обмер диаметра не в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а только одного диаметра, но при условии, что у всех бревен он будет обмеряться в одном направлении. Бревна, уложенные в штабели, лучше обмерять в направлении под углом 450 к поверхности земли.
При обмере бревен толщину коры не учитывают. Если верхний отрез бревна сделан на сучьях, имеющих наплавы, его обмеряют несколько отступя от места утолщения комлю. Диаметр в этом случае измеряют мерной вилкой.
При приемке бревен их длину, толщину и сорт отмечают на верхнем торце мелком, краской или маркировочным молотком. Обмер и учет бревен производят вдвоем: мерщик обмеряет мерной скобой диаметры бревен в верхнем отрезе, а счетчик записывает их в учетную ведомость, примерная форма которой показана в табл. 4.
Таблица 4. Ведомость учета сортиментов
Диаметр в верхнем отрезе, см | Пиловочник по сортам, длина 5 м | Строительные бревна по сортам, длина 5 м | |||||||||||||
П | Ш | П | Ш | ||||||||||||
шт | м3 | шт | м3 | шт | м3 | шт | м3 | шт | м3 | шт | м3 | ||||
и т. д. | |||||||||||||||
Объемы сортиментов, указываемые в учетной ведомости, находятся по таблицам объемов бревен.