Titre de l'écran-titre (visionné le 25 janvier 2024) / L'objectif principal de cette thèse fut d'évaluer les effets de la vitesse de coupe et d'avance d'une équarrisseuse-fragmenteuse sur la coupe de billes d'épinette noire en conditions gelées et non gelées. Les critères d'évaluation furent la distribution des dimensions des copeaux papetiers, la qualité de la surface des équarris et l'énergie requise de coupe. Neuf groupes de billes ont été transformés à 20, 25 et 30 m/s de vitesse de coupe, à 19, 25 et 32 mm d'avance par couteau et à -13°C et 19°C. La distribution de la taille des copeaux a été évaluée selon leurs épaisseur, largeur et longueur. La taille des copeaux a diminué à mesure que la vitesse de coupe augmentait ou que la vitesse d'avance diminuait. Les billes gelées ont produit de plus petits copeaux et plus minces que celles non gelées. L'angle du fil du bois et la proportion des nœuds ont eu des impacts importants sur la taille des copeaux. Par ailleurs, la surface des équarris a été évaluée par des paramètres d'ondulation, de rugosité et du fil arraché. Cette surface était meilleure à mesure que la vitesse d'avance diminuait. Elle a eu également tendance à être meilleure à des vitesses de coupe plus grandes. L'ondulation et le fil arraché produits furent similaires pour le bois gelé et non gelé. Les nœuds et la fibre torse à gauche ont contribué à réduire la qualité de la surface. La puissance moyenne requise était plus grande à mesure que la vitesse de coupe ou celle d'avance augmentaient. Par contre, l'énergie spécifique de coupe a augmenté avec l'augmentation de la vitesse de coupe et la diminution de la vitesse d'avance. Le bois gelé a requis davantage d'énergie de coupe que celui non gelé. Cette thèse montre qu'un choix judicieux des paramètres de coupe, ainsi qu'un bon suivi des caractéristiques des billes, particulièrement les propriétés des nœuds et la présence de fibre torse dans les billes, permettront d'améliorer la qualité des copeaux et des surfaces produites par cette machine. De plus, l'optimisation des paramètres de coupe visant à diminuer l'ondulation, contribuera également à réduire la profondeur du fil arraché, évitant ainsi les pertes de matière. Enfin, les résultats permettront également d'ajuster les paramètres de coupe de l'équarrisseuse-fragmenteuse afin de minimiser la consommation d'énergie des scieries. / The main objective of this study was to evaluate the effect of the cutting speed, the feed per knife and temperature condition of black spruce logs on the performance of a chipper-canter. The evaluation criteria chosen were the chip size distribution, the surface quality of the cants and the energy requirements during cutting. For this purpose, nine groups of logs were transformed at 20, 25 and 30 m/s of cutting speed, 19, 25 and 32 mm of feed per knife, and at -13 °C and 19 °C. The chip size distribution was evaluated according to their thickness, width, and length. Results showed that thinner chips were produced with the increase of the cutting speed or decrease of the feed per knife. Frozen wood produced a greater proportion of small chips and thinner chips compared to unfrozen wood. The grain angle and the proportion of knots were the main significant covariates for the chip size distribution. Moreover, the surface quality was evaluated by parameters of waviness, roughness, and torn grain. The results showed that the surface quality improved as the feed per knife decreased. Surface quality has also shown a tendency to be better with greater cutting speeds. The waviness and depth of the torn grain were similar for both frozen and unfrozen wood. The knots characteristics and the presence of left handed spiral grain contributed to reduce the quality of the surface. The mean power demanded was greater as the cutting speed or the feed per knife increased. On the other hand, the specific cutting energy increased with the increase in cutting speed and the decrease in feed per knife. For all the evaluated parameters, the energy consumption was higher for frozen wood. This thesis demonstrates that a careful choice of the cutting parameters, as well as monitoring the wood characteristics, particularly the knot properties and the presence of spiral grain, will lead to quality improvements in chip size distribution and surfaces produced by this machine. In addition, the optimization of the machining parameters to reduce waviness will also help to reduce the depth of the torn grain thus avoiding material loss. Finally, the results also will allow adjustments in the cutting parameters of chipper-canters to minimize the energy consumption of sawmills.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences des agroressources : Toulouse, INPT : 1995. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 334 réf.

Le but principal de cette étude fut d’évaluer les effets du diamètre de la tête porte-outils et de la position d’alimentation des billes sur la performance des équarrisseuses-fragmenteuses. Les critères de cette évaluation furent la consommation d’énergie durant la coupe, la distribution des dimensions des copeaux et la qualité de surface des équarris. Des billes d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P) furent alors transformées sous deux conditions de température, soit avec du bois gelé et non-gelé. La consommation d’énergie fut plus faible pour une tête porte-outils de 661,5 mm par rapport à celle de 448,7 mm. De plus, le mécanisme de formation des copeaux a été très affecté par l’angle d’attaque formé par la face d’attaque de fragmentation et le fil du bois (AA), lequel dépend de la position d’alimentation. Ainsi, son augmentation provoqua la diminution de l’épaisseur des copeaux ainsi que la réduction de la variation de la distribution des dimensions. Ce comportement a été vérifié pour deux diamètres de tête porte-outils (448,7 et 661,5 mm). Par ailleurs, la quantité maximale des copeaux acceptables fut obtenue lors de la fragmentation du bois non-gelé avec le plus grand AA testé pour les deux diamètres de tête. En ce qui concerne la qualité de surface des équarris, les essais ont été faits avec trois diamètres de tête porte-outils (345,2, 448,7 et 661,5 mm) et trois positions d’alimentation. La qualité de surface fut inférieure pour la tête de grand diamètre (661,5 mm) par rapport à celle obtenue avec les têtes de plus faible diamètre (448,7 et 345,2 mm). La diminution de l’AA a aussi provoqué une diminution de la qualité de surface des équarris. Par ailleurs, l’orientation de l’arête tranchante de finition par rapport au fil du bois affecta la qualité de surface. Cet effet a été relié à l'orientation des cernes de croissance et à la condition de température du bois. Enfin, la consommation d’énergie, la puissance maximale de même que la qualité de surface des équarris ont été plus grandes pour le bois gelé que pour celui non-gelé. La température des billes a aussi joué un rôle très important dans le mécanisme de formation des copeaux. Les billes gelées ont produit des copeaux plus minces par rapport aux billes non-gelées, indépendamment du diamètre de la tête porte-outils et de l’AA. / The main goal of this research was to evaluate the effects of the cutterhead diameter and log infeed position on the performance of a chipper-canter. The parameters used for this evaluation were the energy consumption, the chip size distribution and the surface quality of cants. Logs of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P) were transformed at either frozen or unfrozen wood temperatures. Results showed that power and energy consumption were lower when processing logs with the bigger cutterhead diameter (661.5 mm) compared to the lower cutterhead diameter (448.7 mm). Furthermore, the attack angle between the chipping rake face and the grain direction (AA) played an important role in the mechanism of chip formation. This angle depends on the infeed position. Thus, as mean AA increased, the chip thickness and the variation of the size distribution decreased. The maximum amount of pulpable chips was produced during the fragmentation of unfrozen logs at the greater AA, for both cutterhead diameters (448.7 and 661.5 mm). For the evaluation of the surface quality of cants, three cutterheads (345.2, 448.7, and 661.5 mm) combined with three infeed positions were studied. Surface quality was lower when machining logs with the bigger cutterhead (661.5 mm) compared to the smaller cutterheads (448.7 and 345.2 mm). In addition, the effect of the angle of the canting edge with respect to the wood grain on cant surface quality depended on the orientation of the growth rings and on the temperature condition (frozen and unfrozen wood). Finally, the energy consumption, the chip size distribution and the surface quality of cants were affected by the temperature condition. Thus, frozen logs produced thinner chips and smoother cant surfaces with a greater energy consumption compared to unfrozen logs.

Pour rester compétitives, les entreprises forestières cherchent à contrôler leurs coûts d’approvisionnement. Les abatteuses-façonneuses sont pourvues d’ordinateurs embarqués qui permettent le contrôle et l’automatisation de certaines fonctions. Or, ces technologies ne sont pas couramment utilisées et sont dans le meilleur des cas sous-utilisées. Tandis que l’industrie manifeste un intérêt grandissant pour l’utilisation de ces ordinateurs, peu de travaux de recherche ont porté sur l’apport en productivité et en conformité aux spécifications de façonnage découlant de l’usage de ces systèmes. L’objectif de l’étude était de mesurer les impacts des trois degrés d’automatisation (manuel, semi-automatique et automatique) sur la productivité (m3/hmp) et le taux de conformité des longueurs et des diamètre d’écimage des billes façonnées (%). La collecte de données s’est déroulée dans les secteurs de récolte de Produits forestiers résolu au nord du Lac St-Jean entre les mois de janvier et d'août 2015. Un dispositif en blocs complets a été mis en place pour chacun des cinq opérateurs ayant participé à l’étude. Un seuil de 5 % a été employé pour la réalisation de l’analyse des variances, après la réalisation de contrastes. Un seul cas a présenté un écart significatif de productivité attribuable au changement du degré d’automatisation employé, tandis qu’aucune différence significative n’a été détectée pour la conformité des diamètres d’écimage; des tendances ont toutefois été constatées. Les conformités de longueur obtenues par deux opérateurs ont présenté des écarts significatifs. Ceux-ci opérant sur deux équipements distincts, cela laisse entrevoir l’impact que peut aussi avoir l’opérateur sur le taux de conformité des longueurs. / All forest companies try to control their supply costs. Single-grip harvesters are equipped with onboard computers that allow control and automation of some functions. However, these technologies are not used on a regular basis and are in the best cases underutilized. While industrials are showing a growing interest in the utilization of these systems, there have been only a few studies that have documented the impacts of the use of these systems on productivity and quality conformity. The objective of this study was to measure the impacts on productivity and on bucking quality of different degrees of automation of the bucking of a single-grip harvester head. Three different automation degrees, manual, semi-automatic and automatic, have been compared with two different teams composed of 5 operators. Each operator was a different case study. Comparisons were realized on the obtained productivities and on the conformities of the logs lengths and topping diameters. Data collection was made on the logging sites operated by Resolute forest products, in the northern part of Lac St-Jean between January and August 2015. A 5% significance level has been used to realise the variances analysis, where contrasts were employed. Only one case study showed a significant productivity difference linked to the in the automation degree changes. Even if the collected data did not show significant differences on the topping diameters conformities, some tendencies were detected. However, significant differences were detected on the conformity of the lengths of the logs of two operators. Because those two operators work on different harvesters, this might show that the operator can have an impact on the lengths conformity.