Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Анализ технологии получения кернов древесины 9
1.2 Существующие методы и модели расчета резания древесины 13
1.3 Силы, возникающие в корпусе бурава в процессе работы 21
1.4 Выводы по разделу 24
2 Теоретические исследования процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева 25
2.1 Основные положения процесса стружечного бурения древесины 25
2.2 Механизм подачи бурава в ствол дерева 26
2.3 Воздействие режущей части на древесину 28
2.4 Методика математического описания процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева 39
2.5 Параметры режущей головки бурава с образованием стружки 39
2.6 Площадь контакта бурава с образованием стружки с древесиной 41
2.7 Сила воздействия режущей части бурава с образованием стружки на древесину 46
2.8 Выводы по разделу 60
3 Теоретические исследования процесса внедрения бесстружечного бурава в ствол дерева 63
3.1 Основные положения процесса бесстружечного бурения древесины 63
3.2 Конструктивные изменения бесстружечного возрастного бурава 63
3.3 Сила воздействия бесстружечного возрастного бурава на дерево 65
3.4 Анализ математической модели внедрения безвинтового бесстружечного возрастного бурава в ствол дерева 66
3.5 Выводы по разделу 71
4 Экспериментальные исследования 73
4.1 Программа экспериментальных исследований в лабораторных условиях 73
4.2 Оборудование, применяемое в экспериментальных исследованиях 74
4.3 Методика проведения эксперимента в лабораторных условиях 77
4.4 Результаты экспериментальных исследований в лабораторных условиях 79
4.5 Натурные экспериментальные исследования
4.6 Выводы по разделу 88
5 Апробация математических моделей на экспериментальных данных 90
5.1 Проверка адекватности математических моделей 90
5.2 Выводы по разделу 93
6 Формирование новых технических решений на конструкции возрастных и приростных буравов, и приростных молотков 94
6.1 Формулирование главной функции системы получения кернов древесины 94
6.2 Формирование технологических процессов получения кернов древесины и изучения процесса бурения древесины 97
6.3 Выводы по разделу 108
Заключение
Литература
- Существующие методы и модели расчета резания древесины
- Методика математического описания процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева
- Конструктивные изменения бесстружечного возрастного бурава
- Методика проведения эксперимента в лабораторных условиях
Существующие методы и модели расчета резания древесины
Резание - это процесс разрушения связей между частицами обрабатываемого материала по определенной поверхности. [52] Процесс обработки резанием характеризуется тремя составляющими: видом материала [23], типом резца, характером воздействия резца на материал. Каждая из трех составляющих зависит от множества факторов, влияющих на качество и эффективность резания [53].
Резание бывает двух типов: с образованием стружки и без образования стружки. Резание без образования бывает двух видов: разрезание и срезание. В процессе внедрения бесстружечного бурава происходит разделение обрабатываемого материала на части клиновидным режущим инструментом, создающим в поверхности раздела напряжения среза - процесс срезания материала.
Большой вклад в изучение процесса резания древесины с образованием стружки внесли: А. Л. Бершадский [12-15], М. А. Дешевой [29], С. А. Воскресенский [21], Е. Г. Ивановский [32], П. В. Василевская [31], И. Т. Глебов [25-27], М. И. Андреев [8], F. F. Kolman [96-97], G. Maier [98-99], McKenzie [100], D. С. Montgomery [101] и др.
Исследования по бесстружечному резанию древесины отражены в работах В. Е. Печенкина [61], П. М. Мазуркина [46], Н. Ф. Курапцева [40], Б. А. Леонова [41-43], С. А. Воскресенского [22], В. В. Овчинникова [53-54], А. Н. Алметов [57], В. А. Азаренок [2].
Процесс сверления кольцевыми сверлами наиболее близок к бурению древесины с образованием керна. Изучением процессов сверления кольцевыми сверлами занимались: Ю. М. Ермаков [30], Р. Д. Онохин [55], В. Ю. Пирайнен [69], П. Р. Родин [66] и другие ученые. Приведем краткий обзор и основные результаты исследований бесстружечного резания древесины.
Ножевое резание применяют в установках для валки деревьев, раскряжевки хлыстов, обрезки сучьев, в гильотинных ножницах, а также строгальных станках и др. Ножевое резание выполняется ножами со скоростью главного движения 7-8 м/с. Инструментами служат пластины различной формы с зубьями и без зубьев. Ножевое резание характеризуется меньшими затратами энергии по сравнению с другими видами резания [11], [26].
Силовые и качественные показатели процесса силового резания определяются следующими показателями: толщина ножа; профиль резца; площадь контакта боковых граней ножа с обрабатываемой древесиной, а также видом резания древесины.
Рассмотрим основные расчетные формулы бесстружечного резания древесины ножом с прямолинейной режущей кромкой. [43], [46] Р = длрЬ[2 + дл(1 + cos8)] + 2oBCUbt{l + [is cot5) + [iBKgtFB (1.1) P = PBb + oxFx [sin(/?/2) + A costf/Z)] + o2f2F2 (1.2) P = 2pRp[cos8 + /л(1 — sinS)] + p F sinS + f cosS) + (THFHfH (1.3) P = 2pRp[cos(]/2 + 2fnsin2(4S - (1/2)] + aCMF(cos (1/2 + fcos (1/2) + +(TrPFrpfrP (1.4) P = 2KRpb + KbF + K0Fn (1.5) где (gj\)Pj\) , (Мл;/л) - удельные нормальные давления на лезвие, Па; и коэффициенты трения; (ов.сч Рт? GC4 ОіУ, (У-і\ fv? f fi) удельные нормальные давления на наклонных гранях, Па; и коэффициенты трения; (рн; тГР; а2); (fn, /п ; /2) удельные нормальные давления на лезвие, Па; и коэффициенты трения на боковых гранях. Нерасшифрованные величины характеризуют геометрические параметры ножей. Общее усилие резания как сумма трех составляющих: Р = Рп + Ргр+Рп, (1-6) где Рл - сила воздействия лезвия на древесину, Па; Ргр - сила воздействия грани на древесину, Па; Рп - сила воздействия наружного поднутрения на древесину, Па. Аналитическое выражение силы резания в виде обобщенной функциональной связи: Р = /(ЯлДлФ) + f&ilhPtQ + /( № Vi) (1.7) Первое слагаемое - усилие резания, необходимо для надрезания волокон древесины. Неизвестные величины дл и дл определяются аналитическими и экспериментальными методами. Их вклад в общую силу резания составляет от 1 до 4%. Второе слагаемое - усилие внедрения наклонных граней клинообразной части ножа. Два неизвестных параметра ог и у.г определяются экспериментальным путем. Третье слагаемое - усилие внедрения наружного поднутрения. Неизвестные величины о2 и ц2 определяются экспериментальным методом.
Известные зависимости можно использовать для определения основных параметров при бесстружечном сверлении на уровне клетки древесины с последующим переносом полученных результатов на бурав в целом.
Приведем краткий обзор и основные результаты исследований резания древесины с образованием стружки.
Силовые и качественные показатели процесса резания с образованием стружки определяются в основном: углом наклона лезвия; толщиной и шириной стружки; давлением стружки на переднюю поверхность лезвия, а также видом резания древесины. Рассмотрим основные расчетные формулы метода А.Л. Бершадского. Данный метод базируется на формулах, отражающих прямолинейную зависимость главной (касательной) составляющей силы резания от толщины срезаемого слоя и остроты режущей кромки лезвия. [27]
Общий случай: при перерезании одним лезвием, единичные силы - касательная Fxl и радиальная (нормальная) Fcl: при а 0.1мм Fxl = [арр + (к + at/b)a]anawaB, (1.8) Fzl = [0.5ар(ар — 0.8)p — (к + at/b)(a — 0.1) tan(y — (p)]anawaB, (1.9) при a 0.1мм Fxi — [{ap 0.8)p + (8p + /c + at/b)a\anawaB, (1-Ю) Fzl = [0.5«2(ap - 0.8)p]anawaB, (1.11) где ap - коэффициент затупления; p - фиктивная сила резания, Н/мм; /с - касательное давление стружки на переднюю поверхность лезвия, МПа; а - касательное давление на переднюю поверхность лезвия от трения стружки в пропиле, МПа; t,b - соответственно высота и ширина пропила, мм; а - толщина срезаемого слоя, мм; у, ср - соответственно передний угол лезвия и угол трения стружки по передней поверхности, град; ап, aw, ав - соответственно поправочные коэффициенты на породу, влажность и на вид резания (встречное, попутное ).
Деление сил воздействия резца, включая и силы лезвия, на силы, действующие по поверхностям резца (передней и задней) условное.
Данные зависимости можно использовать при изучении процесса бурения древесины с образованием стружки на уровне отдельного резца, с последующим перенесением полученных результатов на бурав в целом.
Наиболее близким к бурению древесины способом резания с образованием стружки является сверление.
Сверление - процесс обработки цилиндрических отверстий при поступательной подаче материала или сверла по оси вращающегося инструмента с резцами на торцевой поверхности. При сверлении главное движение Dz - вращательное. Вращение выполняется сверлом относительно оси. Движение подачи выполняется сверлом вдоль этой же оси. Скорость главного движения на лезвиях сверла изменяется от нуля на оси вращения до максимального значения на периферии. В расчетах принимают среднее значение скорости главного движения, определяе 18 мое на середине длины лезвия сверла, м/с: Vcv = nDn/12000, где D - диаметр сверла, мм; п - частота его вращения, мин"1.
Вопросами изучения сверления древесины занимались профессор Бершад-ский А.Л., профессор Цветкова Н.И. Ими классифицированы сверла, выведены основные кинематические соотношения для винтового сверла с конической заточкой с углом при вершине 2(р. В качестве процесса бурения древесины с помощью возрастного и приростного буравов, можно рассмотреть процесс сверления поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях (рисунок 1.7, позиции I и II). При работе сверлом с углом при вершине 2(р = 180 направление резания главной режущей кромки меняется от поперечного до резания вдоль волокон, чередуясь по квадрантам. Следовательно, имеем, продольно-поперечное резание для торцевой кромки и торцово-продольное резание для подрезателей. [50]
Методика математического описания процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева
При резании на боковую режущую кромку, также как и на торцевую режущую кромку действуют силу упругого восстановления древесины под резцом: при повороте резца на угол (р = 0 происходит сжатие древесины вдоль волокон, затем при 0 ср 90 происходит продольно-поперечное сжатие волокон древесины в тангенциальном направлении, и при (р = 90 резец сжимает древесину поперек волокон в тангенциальном направлении.
Значения удельных давлений древесины на различные режущие кромки, определенные по формуле 2.6, сведены в таблицу 2.1 Таблица 2.1- значения удельных давлений на режущие кромки возрастного бурава с образованием стружки.
При подходе к конусной фаске на режущей головке происходит уменьшение силы трения, так как: восстановленные волокна древесины занимают поднутрение; объем уплотненной срезаемой боковой режущей кромкой и подрезателем стружки не увеличивается; вся срезанная стружка занимает объем больший, чем объем винтовых канавок.
На рисунке 2.10 представлена расчетная схема взаимодействия режущей части бурава с древесиной, на примере одиночной торцевой кромки и её боковой режущей кромки.
Величины указанные на рисунке 2.10: Vv&3 - результирующая скорости бурения, -; в - угол между вектором скорости вращения и вектором результирующей скорости, рад.; а) и а)п- углы поворота режущей кромки, торцевой и боковой соответственно, рад.; N и Nn - сила нормального давления на переднюю поверхность, при резании торцевой режущей кромки и боковой режущей кромки соответственно, Н; Рт и РТп - сила трения по передней поверхности от действия нормального давления торцевой режущей кромки и боковой режущей кромки, соответственно, Н [39]; Nt и Nln - суммарные силы, Н; Рп и РПп - сила резания торцевой и боковой режущими кромками по передней поверхности, соответственно, Н; Рс и РСп - силы перпендикулярные скорости, Н; Р0, Р3, Р0п и Р3п силы действующие на заднюю поверхность при резании торцевой и боковой режущими кромками, соответственно, Н; Я - угол наклона внутренней боковой кромки относительно оси бурава, рад. V
Торцевая режущая кромка бурава, боковая режущая кромка и подрезатель не являются абсолютно острыми резцами и имеют радиус кривизны лезвия р. Криволинейная режущая поверхность активно воздействует на стружку над линией раздела 00, а задняя поверхность, углубленная в древесину ниже линии раздела 00, поднимает её под лезвие с силой Р0 в направлении, перпендикулярном к плоскости резания, и упругопластически деформирует поверхностный слой силой Р3 при перемещении резца по направлению v [12].
Получение керна древесины является закрытым резанием древесины. С целью математического описания силы резания древесины с стружкооб-разованием были приняты следующие допущения и ограничения: 1) режущие кромки не деформируются в процессе резания; 2) сверление происходит перпендикулярно стволу дерева в радиальном направлении ствола дерева; 3) коэффициент трения бурава о древесину остается неизменным; 4) радиус затупления режущей кромки не меняется. 2.4 Методика математического описания процесса внедрения стружеч ного бурава в ствол дерева Математическое описание процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева осуществляется в следующей последовательности: 1) определение параметров режущей головки бурава с образованием стружки; 2) рассчитывается площадь контакта режущей части бурава с древесиной; 3) вычисляются силы воздействия передней и задней поверхностей торцевой режущей кромки; 4) вычисляются силы воздействия передней и задней поверхностей боковой режущей кромки; 5) вычисляются силы воздействия передней и задней поверхностей винтовых подрезателей; 6) вычисляются силы резания; 7) находятся силы трения, возникающие между древесиной и винтовыми канавками для отвода стружки; 8) рассчитываются энергосиловые показатели процесса бурения древесины с образованием стружки.
При получении керна древесины буравом с образованием стружки, из-за двух движений бурава: вращения с линейной скоростью V и подачи со скоростью U; изменяются углы резания у резца, осуществляющего главное резание: задний угол а, и передний угол у и угол резания S. На рисунке 2.11 представлена схема для определения угла резания, при описании которой использовались работы [3], [12-14], [26].
В процессе бурения древесины с образованием стружки возрастной бурав контактирует с древесиной торцевыми режущими кромками, боковыми режущими кромками, винтовыми подрезателями, а также винтовыми канавками для отведения стружки. Размеры, расположения и форма площадей контакта оказывают влияние на силовые показатели процесса резания древесины, на тепловой баланс, качество отверстия формируемого в дереве, а также на износ режущих кромок. Силы трения, возникающие в результате контакта этих площадей с древесиной, оказывают существенное влияние на общую силу резания. При математическом описании получаем зависимости: 1) сил трения, возникающих на передних и задних поверхностях резания тор цевых режущих кромок, боковых режущих кромок и винтовых подрезате лей; где п - количество торцевых режущих кромок; dH - наружный диаметр режущей головки бурава, м; dB - внутренний диаметр режущей головки бурава, м; е -средняя толщина стружки, м; у - передний угол резания торцевой режущей кромки, рад.; Я - угол наклона внутренней боковой кромки относительно оси бурава, рад.
Конструктивные изменения бесстружечного возрастного бурава
Для проверки адекватности разработанной математической модели процесса внедрения стружечного бурава в ствол дерева и модернизированной математической модели процесса внедрения бесстружечного бурава в ствол дерева необходимо сравнить мощности, затрачиваемые на бурение древесины, рассчитанные исходя из этих моделей, со средними значениями мощностей, получаемых посредством анализа экспериментальных данных.
Входные данные для математических моделей соответствуют входным данным проведенных экспериментов. Входные данные экспериментов по бесстружечному и стружечному получению кернов древесины приведены в таблицах 5.1-5.2 соответственно. Входные данные, проведения экспериментов по бесстружечному получению кернов древесины. В таблице 5.3 показаны значения мощностей, определенные экспериментальным и теоретическим способами для каждого варианта перерезания древесины. Таблица 5.3 - Значения мощностей, определенные экспериментальным и теоретическим способами
Сравнение мощностей, затрачиваемых на получение кернов древесины: а - бесстружечное получение керна; б - стружечное получение керна. 5.2 Выводы по разделу 1. Средние мощности, полученные непосредственно из экспериментальных данных, составляют: при бесстружечном получении кернов древесины из ели и сосны 23,84 и 24,56 Вт, при стружечном получении кернов древесины из ели и сосны 4,51 и 4,67 Вт, соответственно, а рассчитываемые с использованием, разработанной и модернизированной, математических моделей: при бесстружечном получении кернов древесины из ели и сосны 22,78 и 23,94 Вт, при стружечном получении кернов древесины 4,7 и 4,90 Вт, соответственно. Отклонение экспериментальных данных от теоретических: для бесстружечного получения керна древесины составляет не более 4,6% для ели и 2,6% для сосны; для получения керна древесины с образованием стружки составляет не более 4,8% для ели и 4,6% для сосны. Расхождение значений мощности, полученных экспериментальным путем и с помощью математических моделей, может быть объяснено методикой проведения эксперимента.
Исходя из первого раздела для анализа базовых технологических объектов получения кернов древесины и синтеза новых технологических решений по их совершенствованию, с целью повышения эффективности таксационных работ, связанных с определением основных характеристик древостоев, как первичного этапа лесохозяйственных и лесозаготовительных работ, особый интерес представляет методика функционально-технологического анализа (ФТА). С использованием данной методики целесообразно разрабатывать перспективные технические и технологические решения получения кернов древесины.
В виду того, что остро стоит проблема разработки новых технических и технологических решений, позволяющих получать для анализа керны древесины, в качестве цели проведения ФТА было поставлено получение новых технических и технологических решений в области совершенствования оборудования, применяемого в лесной таксации и дендрологии. Объектом ФТА в данном случае выступает система получения кернов древесины.
Понятие системы занимает одну из ключевых позиций в современной технике, науке и философии. Существует большое разнообразие её определений в различных литературных источниках. В работах [7], [84] представлены следующие определения системы: система, представляет собой целостный материальный объект, закономерно обусловленный совокупностью функционально взаимодействующих элементов; система - это объект, характеризующийся свойствами взаимоотношения объектов, являющихся его частями; система - это некоторое множество взаимосвязанных элементов, которые обладают свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов. Иными словами, система - это объект, характеризующийся определенными функциями, который состоит из подсистем, также характеризующихся собственными функциями и взаимосвязанных определенным образом для осуществления функций всего объекта.
Подсистемой называется совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, реализующих определенную группу функций системы [84]. Элементами в данном случае являются системы более низкого порядка, составляющие подсистему. Иными словами каждая система может рассматриваться, как подсистема другой системы одновременно более высокого и более низкого порядка. Многоуровневость является характерной чертой сложных систем. Отдельные уровни системы реализуют определенные функции, а целостное функционирование системы представляет результат взаимодействия отдельных ее подсистем всех иерархических уровней.
Каждая система является носителем одной или нескольких функций. Причем, функция системы, является ее свойством, определяющимся посредством действия, оказываемого данной системой в фиксированных условиях на внешний, по отношению к ней объект [84].
Функцию в ФТА, исходя из рекомендаций, необходимо формулировать абстрактно, без указания на конкретное вещественное воплощение. Формулировка функция системы должна состоять из глагола в неопределенной форме, характеризующего действие осуществляемое системой и существительного в винительном падеже, определяющего объект на которое направлено действие.
В качестве объекта ФТА нами определена технология получения кернов древесины для последующего древесиноведческого анализа. Данная технология рассматривается как некоторая система, предназначенная для получения кернов древесины, обладающая определенным набором функций.
Под получением кернов древесины, ввиду того, что в настоящее время в лесной таксации самой распространенной, из-за минимальных трудозатрат и минимальных экологических последствий для исследуемого дерева, является технология получения кернов древесины с использованием возрастных и приростных буравов и приростных молотков, было принято решение рассматривать получение кернов с использованием возрастных и приростных буравов и приростных молотков.
Функция анализируемой системы - извлекать керн древесины из исследуемого дерева на корню. В процессе ФТА функция системы может уточняться, исходя из этого, более подробные условия реализации функции достаточно сложно сформулировать.
В процессе ФТА необходимо рассмотреть структуру системы получения кернов древесины с использованием возрастных и приростных буравов и приростных молотков. Подсистемами анализируемой системы являются возрастные и приростные буравы, приростные молотки, а также специалисты, осуществляющие получение кернов древесины из деревьев на корню, механизмы подачи буравов в ствол дерева, всевозможные направляющие механизмы. Данные инструменты и специалисты, если рассматривать их как отдельные системы, состоят из подсистем. Далее будем называть их элементами с целью устранения путаницы. Элементы, входящие в систему должны соответствовать ее предназначению, обеспечивать выполнение функции системы.
Для построения структуры системы необходимо выявить основные элементы анализируемой системы.
Главную функцию системы осуществляют рабочие органы. Рабочими органами инструмента являются только те его части, которые взаимодействуют с предметом труда и изменяют его свойства в соответствии с назначением инструмента [9]. Для обеспечения функционирования рабочих органов необходим источник энергии и система управления. Для взаимодействия перечисленных элементов в системе необходимы элементы осуществляющие преобразование и передачу энергии или информации от источника энергии к рабочему органу и органам управления. В общем случае, необходимо наличие следующих частей системы: рабочие органы, источник энергии, механизм передачи энергии рабочим органам, система управления [6].
Методика проведения эксперимента в лабораторных условиях
Разработана математическая модель процесса получения керна древесины стружечным буравом, разработанная на основе созданной конструкции возрастного бурава, и учитывающая зависимость удельных давлений на режущие части возрастного бурава от угла поворота возрастного бурава, влияние анизотроп-но-ортотропных свойств перерезаемой породы древесины, геометрические параметры возрастного бурава, а также характеристики способа внедрения бурава в ствол дерева.
Получены аналитические зависимости для оценки удельных давлений на режущие части возрастного бурава от угла поворота возрастного бурава, учитывающие влияние анизотропно-ортотропных свойств перерезаемой породы древесины, которые позволят обоснованно подбирать геометрические размеры режущих кромок возрастных буравов и параметры бурения древесины. Зависимости удельного давления упруго-восстановленной древесины на заднюю поверхность торцевой режущей кромки и удельного давления древесины на переднюю поверхность боковой режущей кромки от угла поворота возрастного бурава с образованием стружки являются постоянными и равны соответственно для сосны/ели: 3,1/3,0 МПА и 4,3/4,1 МПа. Зависимости удельного давления древесины на переднюю поверхность торцевой режущей кромки и удельного давления упруго-восстановленной древесины на заднюю поверхность боковой режущей кромки от угла поворота возрастного бурава представляют собой синусоиды, и среднее значение удельных давлений за один оборот возрастного бурава составляет соответственно для сосны/ели: 4,07/3,96 Мпа, 8,76/8,33 МПа.
Получены зависимости общей силы воздействия бурава на древесину при бурении ели и сосны от наружного диаметра бурава и влажности исследуемой древесины. При изменении влажности от 0 до 120% и варьировании наружного диаметра возрастного бурава в промежутке от 12 до 16 мм общее усилие воздействия бурава на древесину изменяется в промежутке 181-351 Н для сосны и 175-341 Н для ели.
При проектировании конструкций возрастных и приростных буравов рекомендуется учитывать сферу их применения, а именно: буравы для исследования древесины на корню можно выполнять большего диаметра, чем буравы для исследования древесных конструкций, это обусловлено уменьшением плотности древесины при увеличении влажности. Однако, увеличение влажности усложняет отвод стружки из зоны бурения, поэтому следует увеличивать количество режущих кромок и соответственно, канавок для отведения стружки.
Модернизирована разработанная А.Н. Алметовым математическая модель процесса получения керна древесины бесстружечным возрастным буравом, на основе конструктивной доработки режущей головки возрастного бурава, разработанного А.Н. Алметовым. В результате апробации модернизированной математической модели при прочих равных условиях разница в силе воздействия на дерево возрастного бурава, разработанного А.Н. Алметовым, и конструктивно доработанного в ходе исследования составляет 23,8% уменьшения силы воздействия. При дополнительном увеличении площади канавок на 10% разница в силе воздействия составит 34,6% также в сторону уменьшения силы воздействия.
Производителям силовых возрастных буравов рекомендуется с целью снижения усилий, прикладываемых к бураву в процессе выполнения его функциональных задач, уменьшать площадь воздействия бурава с деревом, путем использования, предложенных конструктивных доработок. Однако, максимальная площадь канавок должна быть обоснована прочностным расчетом, проведенным по методике, подробно описанной в работе [79], а также с использованием конечно-элементного анализа.
Оригинальную экспериментальную установку рекомендуется использовать при проведении лабораторных исследований процесса внедрения режущих кромок в ствол дерева и процесса бурения древесины.
Закономерности, характеризующие процессы резания и получения кернов древесины стружечными и бесстружечными возрастными буравами из лесо-образующих хвойных пород, преобладающих на территории Республики Карелия, могут быть использованы при расчетах и проектировании новых конструкций бу 112 равов. Результаты апробации математических моделей в реальных условиях, свидетельствуют об их достоверности и применимости на производстве. Средние мощности, полученные непосредственно из экспериментальных данных, составляют: при бесстружечном получении кернов древесины из ели и сосны 23,84 и 24,56 Вт, при стружечном получении кернов древесины из ели и сосны 4,51 и 4,67 Вт, соответственно, а рассчитываемые с использованием, разработанной и модернизированной, математических моделей: при бесстружечном получении кернов древесины из ели и сосны 22,78 и 23,94 Вт, при стружечном получении кернов древесины 4,7 и 4,90 Вт, соответственно. Отклонение экспериментальных данных от теоретических: для бесстружечного получения керна древесины составляет не более 4,6% для ели и 2,6% для сосны; для получения керна древесины с образованием стружки составляет не более 4,8% для ели и 4,6% для сосны. Расхождение значений мощности, полученных экспериментальным путем и с помощью математических моделей, может быть объяснено методикой проведения эксперимента.
Полученные результаты позволят производителям инструментов для таксации леса обоснованно подбирать геометрические параметры возрастных и приростных буравов с целью уменьшения прикладываемых к бураву нагрузок со стороны эксплуатирующих специалистов при сохранении качества получаемого керна и качества отверстия, формируемого в исследуемом дереве.
Обоснованные, сформированные и запатентованные в результате исследования на основе функционально-технологического анализа технические решения на конструкции возрастных и приростных буравов и приростных молотков позволяют облегчить труд работников леса, получать керны древесины высокого качества, формировать отверстия в дереве на корню с минимальными повреждениями и самое главное прикладывать усилия меньшие по значению, как осевые, так и вращающие.