Эколого-биологические особенности Fragaria × ananassa Duch. в условиях севера (на примере Мурманской области) (стр. 4 )

тогда как связь между σсж и С практически отсутствует (R=0,217), как и связи между χ, ρк и С.

В первом случае этот вывод говорит о слабой корреляции между коэффициентом Пуассона ν и температурой, а во втором – о слабом влиянии температуры и на величину E. Таким образом, единственная устойчивая связь установлена между величиной сцепления и величиной предела прочности коры на разрыв.

Этот вывод был подтвержден и при обработке показателей свойств коры деревьев ели, лиственницы, пихты и дуба.

Согласно известным данным, функцию изменения C(Т) можно представить в виде:

, (17)

где С(0) – сцепление коры при Т=0 град.

Тогда (16) с учетом (17) принимает вид:

, (18)

и установленные значения σр используются при выполнении критерия разрушения (9).

В табл. 3 представлены результаты расчетов силы окорки Fф, скорости подачи бревна vп и высоты кинематической волны τк, в зависимости от изменения температуры Т от 0 до -20 град.

Анализ данных табл. 3 свидетельствует о том, что понижение температуры приводит к существенному росту необходимой для качественной окорки древесины силы Fф при относительно незначительном увеличении скорости подачи бревна vп. При этом показатель качества окорки снижается, поскольку абсолютная величина τк растет.

Таблица 3 ‑ Результаты расчетов параметров окорки от температуры

Т, град.	Порода древесины
Сосна	Осина	Береза
Fф, кН	vп, м/с	τк, мм	Fф, кН	vп, м/с	τк, мм	Fф, кН	vп, м/с	τк, мм
0	0,85	0,39	1,04	5,80	0,53	2,12	1,40	0,37	0,94
-5	0,86	0,40	1,05	6,85	0,55	2,31	2,15	0,41	1,16
-10	1,23	0,42	1,26	8,50	0,57	2,59	2,80	0,43	1,33
-15	1,68	0,45	1,47	10,7	0,60	2,92	3,60	0,46	1,51
-20	2,20	0,48	1,69	13,0	0,62	3,23	4,61	0,48	1,72

Анализ полученных данных позволяет утверждать, что понижение температуры в диапазоне от 0 до -20 град. в различной степени сказывается на увеличении необходимой силы окорки. Несмотря на то, что абсолютные значения Fф при окорке осины значительно превосходят силовые показатели при окорке березы и тем более сосны, в относительном измерении понижение температуры в большей степени оказывает отрицательное влияние и требует больше относительных энергетических затрат при окорке бревен березы. Окорка сосны и осины в этом случае требуют практически одинакового относительного увеличения силовых затрат с понижением температуры. Аналогичный качественный вывод получен при обработке данных табл. 3 в отношении параметра τк при окорке тех же пород древесины.

При оценке влияние фактора температуры на увеличение интегральной характеристики силовых затрат на окорку элементарного слоя – средней силы окорки Fср, вычисленной с помощью соотношения (14), было установлено, что фактор понижения температуры более существенно влияет на рост средних силовых усилий на окорку элементарного слоя коры. Причем, если при понижении температуры от 0 до -10 град. отличия между относительным ростом Fф и Fср не превышают 30%, то по достижении Т=-20 град. – достигают 100%. Полученные результаты позволяют корректировать параметры фрезерной окорки бревен различных пород деревьев в зависимости от фактора понижения температуры окружающей среды и его влияния на изменения физико-механических свойств коры.

3. Объект, аппаратура, методика и условия проведения

экспериментальных исследований

В данном разделе описаны задачи экспериментальных исследований, выполнен выбор и обоснование места проведения экспериментальных исследований, измеряемых показателей и характеристик, описан стенд и электроизмерительная аппаратура экспериментальных исследований, дано обоснование точности измерения и достоверности эксперимента, длительности опыта и числа измерений.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях. Оригинальный лабораторный стенд (патент № 000) позволил с большой точностью получить экспериментальные данные о параметрах процесса окорки, а также влиянии основных параметров предмета труда и настроек окорочного станка на достижение качественных показателей окорки.

Экспериментальные исследования в производственных условиях проводились на базе ДПЗ». В программу этого этапа экспериментальных исследований входило определение статистических характеристик толщин слоев коры бревен, подлежащих окорке.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований

В результате исследования математических моделей, которая производилась при помощи прикладных программ, установлено, что значение толщин массива коры в целом, отдельных ее слоев ‑ пробки и луба, в зависимости от диаметра бревна, наиболее точно описываются линейной зависимостью с коэффициентом аппроксимации 0,911. Результаты экспериментальных исследований отличаются от теоретических не более, чем на 6%. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований, значение коэффициента неравномерности с определением доверительного интервала, позволяет утверждать, что разработанные математические модели адекватны объекту исследования. Также в разделе разработано техническое решение, обеспечивающее селективную окорку на фрезерных станках.

Предлагается определять сбег и форму бревна непосредственно перед фрезерным окорочным устройством, при помощи 3D сканера, который позволяет получать трехмерную модель бревна в режиме реального времени. При этом, используя данные полученных зависимостей толщины пробки и луба от диаметра и породы бревна, можно перемещать фрезу в вертикальной плоскости, копируя форму боковых поверхностей бревен, осуществляя тем самым фрезерование на заданной глубине для отделения только пробки или луба, а минимизируя потери древесины при очистке ее поверхности.

Структурная схема послойного отделения корки и луба примет следующий вид, рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема отделения пробки и луба при фрезерной окорке лесоматериалов

Круглые лесоматериалы перемещаются через измерительное 3D устройство 1, которое передает информацию в программу оптимизации построения сплайн-линий перемещения фрезерных головок на требуемую глубину. Программа работает на основании установленных эмпирических расчетных зависимостей и данных о породе древесины. Однако, в подавляющем большинстве случаев, фрезерной окорке подвергают только однотипные лесоматериалы, обычно, подлежащие пропитке. Лесоматериалы 2 перемещаются по продольному транспортеру с одновременным винтовым движением для обработки всей продольной поверхности бревен фрезами. Фрезы 3 и 4 на основании имеющихся сведений о толщинах пробки и луба в зависимости от диаметра, а также данных оптимизационной программы перемещаются на заданную высоту для их последовательного послойного удаления.

Общие выводы.

1.  Для чистой окорки лесоматериалов, подлежащих пропитке, наиболее предпочтительно использовать окорочные станки, выполняющие окорку методом фрезерования.

2.  Качество работы окорочного оборудования складывается из показателей качества поверхности лесоматериалов после окорки, количества потерь древесины и возможности дальнейшей эффективной утилизации отходов окорки, которая достигается при послойном разделении массива коры на пробку и луб.

3.  Сжимающие вертикальные напряжения при окорке резанием на определенной глубине трансформируются в растягивающие, причем момент этой трансформации наступает тем раньше, чем более точка контакта удалена в горизонтальном направлении. Ответственными за начало и развитие разрушения коры при воздействии острого индентора следует считать растягивающие напряжения.

4.  Наблюдаются две устойчивые области напряженно-деформированного состояния коры, в одной из которых действуют преимущественно сжимающие (с отрицательным знаком) касательные напряжения, а в другой ‑ положительные растягивающие, причем в последней области наблюдаются различные по уровню напряжений зоны.

5.  Наибольшее влияние отношение угла заточки к углу резания оказывает на изменение высоты кинематической волны, наименьшее – на длину кинематической волны.

6.  Полученные в результате реализации модели соотношения, позволяют в зависимости от принятых параметров окорки и физико-механических свойств коры, оценить усилия, необходимые для достижения качественных показателей окорки.

7.  С увеличением влажности массива коры наблюдается рост упругих характеристик, который приводит к снижению размеров разрушаемого слоя коры. При окорке бревен сосны фактор влажности оказывает более существенное влияние на показатели фрезерной окорки по сравнению с окоркой осины и березы. В первую очередь это относится к такому показателю качества окорки, как высота кинематической волны.

8.  Расчетным путем установлена устойчивая связь между величиной сцепления и величиной предела прочности коры на разрыв.

9.  Понижение температуры приводит к существенному увеличению силы окорки. При этом показатель качества окорки снижается, поскольку амплитуда кинематической волны растет.

10.  Значения толщин массива коры в целом, отдельных ее слоев ‑ пробки и луба, в зависимости от диаметра бревна, наиболее точно описываются линейной зависимостью, с коэффициентом аппроксимации 0,911.

11.  Основой рекомендуемого технического решения, обеспечивающего селективную окорку на фрезерных станках, являются 3D сканеры и полученные зависимости толщины слоев коры от породы и диаметра бревна.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.  , , Гумерова качества окорки лесоматериалов // Вестник КрасГАУ, № 10. 2009 г. С. 132-141.

2.  , , Гумерова процесса разрушения коры при окорке резанием // Известия СПбГЛТА. 2010. № 000, С. 18-24.

3.  , , Гумерова диаметра и сбега бревен на процесс механической окорки // Известия СПбГЛТА. 2011. № 000, С. 220-229.

4.  Гумерова расчета параметров окорки лесоматериалов фрезерованием при отрицательных температурах / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 5. СПб.: ЛТА 2010 г. С. 43‑52.

5.  , , Гумерова совершенствования методик расчета технологических параметров механической окорки круглых лесоматериалов / Деп. рукописи: библиогр. указ. ВИНИТИ, 30.09.08. № 000 – В 2008. ‑25 с.

6.  , , Гумерова технических решений по повышению качества поштучной механической окорки круглых лесометриалов / Деп. рукописи: библиогр. указ. ВИНИТИ, 30.09.08. № 000 – В 2008. – 23 с.

7.  , , Ильюшенко обеспечение экспериментальных исследований селективной роторной окорки круглых лесоматериалов / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2. СПб.: ЛТА 2008 г. С. 42‑49.

8.  , , Ильюшенко типоразмерных рядов роторных окорочных станков и их инструментального оснащения / Деп. рукописи: библиогр. указ. ВИНИТИ, 16.02.09. № 75 – В 2009. – 21 с.

9.  , , Газизов метода расчета параметров окорки круглых лесоматериалов трением / Материалы первой международной научно-практической Интернет конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: ЛТА, 2009. С. 218‑222.

10. , , Гумерова показателей качества работы окорочных станков / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 3. СПб.: ЛТА 2009 г. С. 81‑85.

11.  , , Ильюшенко анализ способов окорки круглых лесоматериалов / Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации: Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – С 74‑78.

12. , , Ильюшенко повышения качества окорки лесоматериалов / Материалы Международной научно-практической конференции «Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины: пиломатериалы, фанера, деревянные дома, заводского изготовления, столярно-строительные изделия». СПб.: НП «НОЦ МТД», 2009. Том. 2. С.179-184.

13. , , Куприянова вопросы использования отходов окорки в условиях рыночных отношения на предприятиях ЛПК / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 4. СПб.: ЛТА 2009 г. С. 46‑53.

14. , , Гумерова характеристики толщин слоев коры на пиловочных бревнах / Материалы второй международной научно-практической Интернет конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: ЛТА, 2009. С. 96‑100.

Просим принять участие в работе диссертационного Совета или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: Петрозаводский государственный университет / 185910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33 /.