Введение к работе
Актуальность темы. В сложившихся к настоящему времени экономических условиях первоетепеиное значение имеет повышение эффективности левого вида производства, связанного о переработкой сырья в'конечнуо продукцио. При этом особенно важно добитьоя онижения издержек производства на первоначальных стадиях производственного процесса. Как показывает экономический анализ, сказанное выше имеет особуо важность для лесной отрасли навей страны, где выход конечной продукции составляет по отношении к сырьо по стоимости не более 15 - 25. н связи с этим весьма актуальной является проблема получения пригодной для использования продукции из тонкомерной древесины мягколиственных пород на нияних складах. Одним из вариантов технологий использования тонкоиерной древесины является получение бруса из круглых заготовок путем деформирования. При этом, во-первых, уменьшается отходы в виде стружки,во-вторых, возможным является получение высоких физико-механических свойств древесины. Кроме того, подобные установки сравнительно просты, имеот малую материале- и энергоемкость. Процесс пластического (необратимого) деформирования при преобразовании круглого сечения в прямоугольное возможен в основном, за счет двух типов технологического воздействия: прямого прессования или прокатки в валках. При этом, прокатка в валках, за малым исключением, не обоснована ни теоретически ни практически. Поэтому изучение возможности создания таких установок, а также теоретическое обоснование их параметров является веоьма актуальной научной и практической задачей. При решении этой задачи, естественно, необходимо применение современных методов математического моделирования, машинных расчетов и обоснования оптимальных конструктивных и технологических параметров.
Цели и задачи работы. Цельо данной работы является создание установки для прокатки круглой тонкомерной древесины мягколиотвен-ных пород в брус в условиях нижнего склада, а также получение на основе применения методов оптимального проектирования научно обос -нованных рекомендаций, обеспечивавших высокое качество продукции при минимальных материальных затратах. Таким образом, исходя из актуальности проблемы, анализа состояния вопроса и с<*юрмулированной выше цели работы в процессе ее выполнения необходимо выполнить сле-дуспке исследования: I) разработать математическую модель силового взаимодействия заготовки и элементов конструкции установки для проката круглой древесины в брус и создать алгоритм ее численного решения с требуемой точностьо; 2) произвести теоретический анализ ос-
новных закономерностей, связывающих силовые факторы, а также ка- чество получаемых изделий с технологическими и конструктивными дикторами; 3) разработать экспериментальное оборудование, методику проведения экспериментов а целью определения недостающих в теоретических разработках данных, а также проверки основных допущений и гипотез. Обработать и проанализировать данные экспериментальных исследований; ч) произвести формализацию постановки задачи оптимального проектирования установки. Вибрать и обосновать показатели эффективности, составить целевую Функция и уравнения ограничений; 5) на основе решения задачи оптимального проектирования раэрабо -тать соответствующие рекомендации по выбору и расчету основных технологически* и конструктивных параметров. Создать упрошенную инженерную методику проектирования установки.
Научная новизна работы. I. Разработана математическая модель силового взаимодействия заготовки и элементов конструкции установки для проката в валках круглой дрёвеоины в брус в конечно-разностном безразмерном виде, обладавшая высокой степеньо общности результатов и возможностями получения численных решений о любой требуемой степеньо точности. 2. Установлены теоретически и подтверждены экспериментально зависимости силовых факторов, а также качества получаемых деталей от основных конструктивных и технологических параметров, а также характеристик заготовок. Обоснована возможность аппроксимации зависимостей сил от деформаций с помощью степенных полиномов. Э,- Доказана необходимость применения многоклетьевых установок для проката при требованиях к заготовкам, обеспечиваемых реальными вксплуатационными условиями нижнего склада. Предложена комплексная методика оптимального проектирования установки, овнован-ная па поэтапном применении совокупности методов линейного и нелинейного программирования, а также упрощенного инженерного расчета. Ч. гксперияентально проверена и доказана адекватность разработанной математической модели прокатки древесины в свободно вращающихся валках. Получены экспериментальные зависимости осевсго усилия от параметров процесса прокатки (порода, диаметр заготовки, различная технология подготовки заготовок). Определено значение предельной степени деформирования, обеспечивающей качество процесса.
Практическая ценность работы. С использованием выполненных теоретических и экспериментальных исследований была разработана методика оптимального проектирования установки и исследовано влияние различных конструктивных и технологических факторов на оптимальнее параметры. Кроме., того, с использованием данной методики, в тзк*е
ДРУГИХ Теоретических И Экспериментальных рей\№ьтатоё была соъоана
упрощенная инженерная методика проектирования установок подобного типа. На ооновании полученных результатов с^гармулированы выводы и научно-обоснованные рекомендации необходимые при создании установок для прокатки.
Реализация результатов работы. Основные положения работы были использованы в техническом задании на проектирование опытного технологического процесса изготовления бруса квадратного сечения при выполнении темы I.12026 "Разработать безотходнуо технологио и оборудование индустриального производства профилированной лесопродук-дии методом формований", выполняемой по договору с Минлеспромом ЇССР.
Апробация работы. Основные материалы исследования докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЛТА им.СМ. Гировд в 1992, 1993 гг.
Публикации. По результатам выполненных исследований опублико->анн в периодическом издании три отатьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,пя-и разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, ійшип объем работа <М страницы машинописного текста с 55 ря-унками и 3 таблицами. Список литературы содержит <* наименований.