Введение к работе
Актуальность темы. Рациональное использование древесных отходов является одной из важнейших задач комплексной переработки древесного сырья. Осознание того, что основные прибыли приходятся на переработку древесины, а не на рубку леса, уже произошло, это означает, что в перспективе значительная часть пиломатериалов будет производиться в России, что резко увеличит объемы древесных отходов, и прежде всего - опилок. Брикетированные древесные отходы являются реальной альтернативой традиционным видам топлива как по своим теплотворным характеристикам, так и по экологическим параметрам. Однако распространенные в настоящее время технологии производства топливных брикетов из измельченной древесины имеют недостатки, особо актуальные для малых и средних деревоперерабатывающих предприятий. Опыт различных областей промышленности показывает, что эффективным способом уплотнения сыпучих материалов является применение воздействий динамического, в частности, ударного, характера. При этом процесс уплотнения измельченной древесины при динамическом воздействии изучен еще недостаточно, что делает невозможным разработать рациональные конструкции оборудования для уплотнения древесных материалов с применением динамических нагрузок.
Таким образом, исследование процесса уплотнения измельченной древесины и разработка нового оборудования для производства брикетов из измельченной древесины, является актуальной практической задачей.
Цель работы: исследование теории процесса уплотнения древесных опилок на брикетных прессах с виброударной нагрузкой и разработка оборудования для малых и средних деревоперерабатывающих предприятий.
Объектом исследований являются уплотняемые в брикеты древесные опилки, размещенные в закрытых матрицах прессов с ударной нагрузкой.
Предметом исследований являются процесс уплотнения древесных опилок, режимы и конструктивные параметры прессового оборудования.
Научная новизна. Разработанные и исследованные математические модели процесса брикетирования древесных опилок, учитывающие их упругие свойства и пространственную ориентацию в матрицах при импульсной ударной нагрузке, расширяют теорию уплотнения измельченной древесины, позволяют обосновывать рациональные параметры технологического процесса брикетирования, оптимизировать конструктивные соотно-
шения пар матрица-пуансон и их число при регулировании величины плотности вырабатываемых брикетов в соответствии с потребительскими характеристиками конечной продукции.
Значимость для теории и практики. Разработанные математические модели процесса брикетирования опилок развивают теорию уплотнения измельченной древесины. Результаты работы позволяют обосновать рациональные параметры технологического процесса, обеспечивают повышение качества брикетов, снижают энергозатраты на их производство и позволяют совершенствовать конструкторские решения при проектировании прессового оборудования. Разработанная опытная установка позволяет с достаточной точностью получать данные, характеризующие процесс уплотнения древесных опилок под действием ударных нагрузок. Конструкция пресса ударного типа (патент № 96350) рекомендуется к использованию на малых и средних деревоперерабатывающих предприятиях.
Результаты работы могут быть рекомендованы к использованию производственными, проектными, научно-исследовательскими и учебными организациями лесной отрасли.
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 международных научно-практических конференциях: «Пути и опыт модернизации оборудования лесопромышленного комплекса», СПб, 2010, «Совершенствование и повышение надежности оборудования предприятий целлюлозно-бумажной и лесоперерабатывающей промышленности», СПб, 2011, «Леса России в XXI веке», СПб, 2010; а также на научно - технических конференциях ле-соинженерного факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени СМ. Кирова в 2010-2011 гг.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Математическая модель процесса уплотнения объема опилок, позволяющая: 1) установить зависимость их относительной деформации в закрытой прессформе под действием импульсной ударной нагрузки, 2) установить зависимость показателя равноплотности деформируемого объема
опилок от коэффициента диссипации измельченной древесины, раскрывающую нелинейный характер изменения плотности в направлении ударного воздействия и определить ее численные значения.
Параметры импульсно-силового воздействия на уплотняемый в закрытой прессформе объем опилок, позволяющие утверждать о необходимости неоднократного приложения силового воздействия на уплотняемый объем и устанавливающие длительность затухания колебаний.
Результаты экспериментальных исследований брикетов из древесных опилок, подтверждающие возможность их изготовления под действием ударной нагрузки.
Принципиальная схема виброударного пресса для производства брикетов из древесных опилок по патенту № 96350, обеспечивающая эксплуатационные требования к такому оборудованию в условиях работы малых и средних деревоперерабатывающих предприятий.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в шести печатных работах, включая две статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций, и один патент на полезную модель. Результаты исследований отражены в научно-технических отчетах по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений. Общий объем работы 143 с. Диссертационная работа содержит 32 рисунка, 33 таблицы. Список литературы содержит 98 источников.
