На правах рукописи
ГУМЕРОВА Оксана Михайловна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОКОРКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА
05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Петрозаводск – 2011
Работа выполнена на кафедре технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени
Научный руководитель доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор
кандидат технических наук, доцент
Ведущая организация Государственное образовательное
учреждение высшего
«Братский государственный университет»
Защита диссертации состоится «22» апреля 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного cовета Д 212.190.03 при Петрозаводском государственном университете Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке
Петрозаводского государственного университета.
Автореферат разослан «_____» марта 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Развитие отраслевой науки должно быть направлено на создание «эффективной системы использования природных ресурсов». Именно это требование содержалось в одном из посланий Президента РФ Федеральному Собранию. Оно конкретизировано и развито в Концепциях развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса, одобренных Правительством России. В Перечень Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ, утвержденного Президентом РФ 21 мая 2006 г. Пр-843 включен пункт «Рациональное природопользование».
Окорка является одной из основных технологических операций, выполняемых на большинстве лесопромышленных складов.
Для чистой окорки лесоматериалов, наиболее предпочтительно использовать фрезерные окорочные станки. Станки такого типа распространены, и исследования, направленные на совершенствование их конструкции и технологии работы являются актуальными.
Оценка работы окорочного оборудования складывается из показателей качества поверхности лесоматериалов после окорки, количества потерь древесины и возможности дальнейшей утилизации отходов окорки, которая наиболее эффективна при разделении массива коры на пробку и луб.
Цель работы. Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов за счет обоснования основных параметров работы фрезерных окорочных станков.
Объект исследований. Кора и древесина основных древесных пород.
Предмет исследования. Процесс механической окорки лесоматериалов на фрезерных окорочных станках.
Научная новизна работы. Разработанная модель взаимодействия ножевого инструмента с контактной поверхностью коры деревьев дополняет знания о механизме процесса разрушения элемента коры под действием максимальных растягивающих касательных напряжений. Полученные в результате построения модели соотношения позволяют в зависимости от принятых параметров окорки и физико-механических свойств коры оценить усилия, необходимые для достижения качественных показателей окорки.
Значимость для теории и практики. Математические модели роторной окорки и результаты их исследования углубляют теорию механической окорки круглых лесоматериалов. Предложенная методика расчета и управления основными параметрами процесса позволяет разрабатывать организационные, технологические и технические мероприятия, обеспечивающие стабильность качественных показателей окорки круглых лесоматериалов на фрезерных окорочных станках.
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена: применением методов математической статистики; проведением экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях и подтвержденной адекватностью полученных моделей за счет удовлетворительной сходимости экспериментальных и теоретических данных.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на первой и второй международных научно-практических Интернет конференциях «Леса России в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2009 г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2010 г.); Межвузовской научной конференции «Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации» (Братск, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины: пиломатериалы, фанера, деревянные дома, заводского изготовления, столярно-строительные изделия» (Санкт-Петербург, 2009 г.); и ежегодных научно-технических конференциях Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени в 2008‑2011 гг. Часть материалов работы вошла в проект «Селективная окорка лесоматериалов», который по итогам конкурса на лучшие инновационные проекты в сфере науки и высшего образования в 2009 году, проводимого Комитетом по науке и высшей школе Санкт-Петербурга, признан победителем в номинации «Лучшая научно-инновационная идея». Часть материалов работы получена при выполнении НИР по государственному контракту П1209 по ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы», по направлению «Переработка и утилизация техногенных образований и отходов» в рамках мероприятия 1.3.1.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в четырнадцати работах. Три статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Результаты исследований отражены в научно-технических отчетах по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы. Общий объем работы 159 страниц. Диссертационная работа содержит 64 рисунка, 15 таблиц. Список литературы содержит 144 наименования.
На защиту выносятся следующие положения:
· Разработанная модель взаимодействия ножевого инструмента с контактной поверхностью коры деревьев, базирующаяся на модели внедрения острого индентора в полупространство, раскрывает механизм процесса разрушения элементарного слоя коры под действием максимальных растягивающих касательных напряжений.
· На основе реализации математической модели установлены количественные соотношения, учитывающие влияние геометрических, силовых и кинематических параметров на качество окорки бревен, физико-механические свойства коры которых меняются в зависимости от внешних факторов ‑ влажности и температуры окружающей среды.
· Установлены зависимости толщины массива коры и отдельных ее слоев (пробки и луба), в зависимости от породы древесины и диаметра бревна.
· Техническое решение, обеспечивающее селективную окорку на фрезерных станках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулирована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследований, изложены научная новизна, значимость для теории и практики, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
1. Состояние проблемы и задачи и исследования.
В разделе рассмотрено место окорки в современных технологических процессах лесопромышленного производства, сделан сравнительный анализ способов окорки круглых лесоматериалов, типоразмерных рядов фрезерных окорочных станков и их инструментального оснащения. В частности рассмотрены станки для продольной фрезерной окорки лесоматериалов, станки для винтовой фрезерной окорки лесоматериалов, поперечные станки для фрезерной окорки, фрезерные станки для фрезерной заточки тонкомерной древесины, станки с фрезерными окорочными модулями роторного типа, агрегатное оборудование токарно-фрезерного типа. Показано влияние строения и состояния коры на показатели процесса окорки. Выполнен обзор авторских свидетельств на технические решения по совершенствованию конструкции и технологии фрезерных окорочных станков. Подробно рассмотрена оценка качества работы окорочного оборудования, в частности возможности применения петли качества для оценки работы окорочного оборудования, и разработка методологии управления качеством работы окорочного оборудования. Сделан анализ современных методов расчета технических параметров процесса окорки древесины резанием.
Фундаментальный вклад в теорию окорки лесоматериалов внесли , , , и др. ученые СПбГЛТА, МГУЛ, ВГЛТА, ПетрГУ, ЦНИИМЭ, КарНИИЛПКа и др.
Анализ НИР показал, что известные соотношения для определения основных параметров фрезерной окорки, учитывают только конструктивные и кинематические особенности режима фрезерования, а собственно материал коры, ее прочностные, упругие и пластические свойства, их изменения в условиях повышения влажности и снижения температуры окружающей среды, т. е. способность сопротивляться механическому воздействию резания в реальных условиях окорки исследованы не полностью.
На основании анализа сформулированы выводы и задачи исследования:
1. Разработать и исследовать математические модели окорки лесоматериалов резанием, с учетом механизмов деформаций элементарного объема сплошной среды массива коры, ее прочностных, упругих и пластических свойств, и их изменения в условиях повышения влажности и снижения температуры окружающей среды, т. е. способности сопротивляться механическому воздействию резания в реальных условиях.
2. На основе реализации математической модели, получить количественные соотношения зависимости силовых и кинематических параметров для управления процессом окорки, позволяющие эффективно влиять на достижение заданного качества отделения коры от древесины.
3. Экспериментальным путем исследовать процессы, возникающие при фрезерной окорке лесоматериалов.
4. Получить зависимости толщины массива коры и отдельных ее слоев (пробки и луба) от породы древесины и диаметра ствола.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
