Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 'і О
1.1. Обзор и анализ существующих способов окорки лесоматериалов,
применяемых на лесозаготовительных и деревообрабатывающих
предприятиях 10
Фрикционный способ окорки 1 1
Режущий способ окорки 14
Гидравлическая окорка 14
Пневматическая окорка 15
Термокомпрессионный метод 16
Электрогидравлический метод 16
Сверхвысокочастотный метод , 17
Электрический метод 17
Окорка обжимом 17
1.1.10. Химический способ окорки деревьев на корню 18
1.2. Ультразвук. Основные свойства, применение. Ультразвуковая тех
нология 19
Физические параметры ультразвука 21
Энергетические параметры ультразвука 24
Распространение ультразвука 26
Применение ультразвука 27
1.3. Выводы изадачи исследований 42
2. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ 45
Общие требования к ультразвуковым технологическим устройствам 45
Обоснование параметров ультразвукового генератора 52
Генераторы, применяемые в ультразвуковых технологиях 52
Обоснование параметров ультразвукового генератора для исследования процесса окорки лесоматериалов 56
2.3.Обоснование параметров ультразвуковой колебательной системы... 59
Ультразвуковые преобразователи 63
Согласование параметров преобразователей со средой 67
Обоснование параметров концентратора.... 71
Разработка излучателей, соединений и опор 76
Свойства материалов резонансных элементов ультразвуковых инструментов 83
2.4.Математическая модель ультразвуковой колебательной системы....85
Продольные колебания стержней переменного сечения 85
Свободные продольные колебания стержней ....86
Внутреннее трение при колебаниях упругих систем 91
Продольные колебания 93
2.5.Разработка установки для исследования окорки лесоматериалов с
помощью ультразвукового излучения 95
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ПРОЦЕССА
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОКОРКИ 97
3.1. Экспериментальное исследование параметров ультразвуковой ко
лебательной системы 97
Экспериментальное исследование параметров концентратора..97
Экспериментальное исследование параметров излучателя 101
3.2.Экспериментальное исследование процесса ультразвуковой окор
ки 103
3.3. Анализ физических свойств ультразвуковой окорки лесоматериа
лов 107
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОКОРКИ ЛЕСО
МАТЕРИАЛОВ 109
4.1.Разработка технологического процесса ультразвуковой окорки
лесоматериалов 109
4.2. Расчётная производительность технологического процесса ультра
звуковой окорки лесоматериалов 110
4.3,Экономической эффективности технологического процесса ультра
звуковой окорки лесоматериалов в производство 111
5. МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
ОКОРКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ С УЧЁТОМ ЭКОЛОГИИ '. 114
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 139
Список использованной литературы 140
Приложения 150
П.1. Данные составляющих поверхностей экспериментальных ульт
развуковых концентраторов 151
П.2. Данные форм составляющих поверхностей экспериментальных
ультразвуковых концентраторов исследуемого диапазона 152
П.З. Данные зависимости температуры камбиального слоя и относи
тельного коэффициента очистки древесины от формы концен
тратора 153
П.4. Данные зависимости температуры в слоях коры и относитель
ного коэффициента от расстояния между излучателем и дре
весным сырьём 154
П.5. Данные зависимости длины от высоты форм волноводов экспе
риментальных инструментов 155
П.6, Данные формы рационального излучателя установки для иссле
дования ультразвуковой окорки лесоматериалов 155
П.7. Диплом II степени за лучший экспонат, представленный на
Международной выставке-ярмарке «Лесдревпром» 156
П.8, Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс 157
П.9. Справка об использовании результатов НИР в учебном процес
се 158
П. 10. Справка-рекомендация ЗАО «БратскЛес» 159
ПЛ 1. Справка-рекомендация Научно-производственной фирмы
«Ангара» 160
Введение к работе
При комплексном и экономически выгодном использовании древесного сырья возникает требование обязательной его окорки, которую выполняют на предприятиях лесной промышленности или непосредственно у потребителей древесного сырья. Практически все сортименты, за исключением дров, окариваются.
В зависимости от технологического назначения, физического состояния и геометрических размеров сырья применяют различные способы и технические средства для окорки. В лесозаготовительных и деревообрабатывающих отраслях промышленности широко распространены три вида окорки: грубая, чистая, частичная. Одновременно с окоркой на станках может выполняться зачистка сучьев и оцилиндровка (окомлёвка) бревен. Чтобы обеспечить необходимое качество окорки, а также для обработки различного по размерам сырья используют окорочные станки разных конструкций и типоразмеров.
В последние годы в мировой и отечественной практике для сокращения многообразия конструкций созданы многофункциональные станки. Они обеспечивают выполнение предъявляемых к окорке лесоматериалов требований благодаря применению различных инструментов и дополнительных приставок в виде подающих и окаривающих механизмов.
По этому принципу создана отечественная унифицированная гамма окорочных станков, включающая одно- и двухроторные станки. В качестве инструмента в станках используют коронадрезатели, коросниматели, зачисные ножи, фрезы. При окорке коротких сортиментов или длинных бревен, включая хлысты, используются специальные приставки к подающим механизмам.
Современное окорочные станки — сложное технологическое оборудование, и качественная безаварийная работа на них существенно зависит от квалификации станочника. Он должен не только хорошо владеть приемами работы на станке, быстро распознавать и устранять причину ухудшения качества окорки, но и в совершенстве знать его конструкцию, применять нуж-
ные инструменты, своевременно проводить техническое обслуживание и ремонт.
Многие научно-исследовательские и проектно-конструкторские организации проводят исследования и изыскания в области совершенствования технического вооружения, технологических процессов при обработке древесного сырья и разработки комплексного его использования.
Учитывая многолетние исследования в области применения ультразвукового излучения, а также изучение физических и акустических свойств в работе предлагается новое технологическое решение — использование ультразвукового излучения (УЗИ) в технологическом процессе окорки древесины.
Безусловно, ускорение научно-технического прогресса может считаться важнейшей чертой двадцать первого века. Примером тому является развитие научных знаний в области ультразвуковых колебаний, технических и технологических приложений, направленных на использование ультразвука в практической деятельности человека.
Большой вклад в области изучения технологии ультразвука внесли многие отечественные и зарубежные учёные такие как: Л. Г. Бергман, В. А. Краси льников, И. Г. Михайлов, В. А. Соловьёв, Ю. П. Сырников, И. А. Викторов, Ю. В. Холопов, В. Н. Хмелёв, В. Т. Фаерман, С. С. Уразовский, И. Г. Полоцкий, Б. А. Аграната, И. П. Галямина и многие другие.
Чуть более полувека прошло с начала исследований в области ультразвуковых колебаний, а в активе человечества-десятки высокоэффективных ультразвуковых технологий, в том числе, закалки, лужения и пайки металлов, предотвращения накипи на теплообменных поверхностях, сверления хрупких и особо твердых материалов, сушки термолабильных веществ, получения эмульсий и сверхтонких суспензий, диспергирования красителей, сварки металлов и полимеров, мойки, очистки деталей без применения горючих и токсичных растворителей. Практически невозможно описать все методы и системы ультразвуковой диагностики заболеваний, томографии, неразрушающе-
го контроля изделий и технологаческих параметров производств. Только в США более 100 фирм производят и осуществляют внедрение ультразвукового технологического оборудования с мощностью ультразвуковых приборов от 10 ватт до 10 кВт. В нашей стране до 90-х годов активная разработка, изготовление и внедрение ультразвуковых технологий в промышленность осуществлялась десятками научно-производственных центров, научное и методическое обеспечение которыми осуществлялось Акустическим институтом АН РФ.
Вместе с тем, отмеченные выше достижения ультразвуковых технологий за исключением медико-диагностической направленности до настоящего времени почти не известны и не используются в практической и бытовой деятельности человека.
.. Одним.из перспективных физических методов воздействия на вещества для интенсификации технологических процессов и образование новых, является метод, основанный на использовании механических колебаний ультразвукового диапазона - так называемых ультразвуковых (УЗ) колебаний.
Высокая эффективность УЗ воздействий на различные технологические процессы и образование новых подтверждена многочисленными исследованиями и опытом более чем тридцатилетнего применения на ряде предприятий различных отраслей промышленности. Несомненные достоинства УЗ колебаний должны были обеспечить их широчайшее использование при решении сложных проблем современных производств, предназначенных для выпуска конкурентоспособной продукции.
Развитие УЗ техники и технологии сдерживается также низкой информированностью потребителей об эффективности УЗ воздействий и отсутствием методических рекомендаций, учитывающих особенности применения УЗ технологий в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве.
Как было сказано выше - технологический процесс окорки лесоматериалов является актуальной задачей, и требует дальнейшего исследования и совершенствования.
Цель настоящей диссертационной работы является разработка параметров установки для исследования окорки лесоматериалов с помощью ультразвукового излучения.
Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи:
разработать теоретическое и экспериментальное обоснование элементов установки для ультразвуковой окорки лесоматериалов.
разработать принципиальную схему установки для окорки лесоматериалов ультразвуком.
провести экспериментальные исследования воздействия ультразвуковых волн на окариваемые лесоматериалы.
Положения, выносимые на защиту:
установка для исследования процесса окорки лесоматериалов ультразвуком.
модель технологического процесса ультразвуковой окорки лесоматериалов.
