Введение к работе
Актуальность темы. Основными задачами лесопильно-
деревообрабатывающей промышленности является рациональное использование пиловочного сырья за счет выпиловки пилопродукции, пользующейся спросом, размеры которой имеют минимально допустимые отклонения.
В технологическом процессе производства пиломатериалов на всех стадиях формообразования параметры пилопродукции неоднократно изменяются и подвергаются корректировке вследствие влияния факторов случайного характера, обусловленных характеристиками пиловочного сырья, спецификациями пиломатериалов, применяемыми технологией и оборудованием, другими. В результате этого воздействия действительные размеры пиломатериалов имеют отличия от номинальных расчетных, что оказывает значительное влияние на их объем, качество пиломатериалов и выход продукции.
Формирование размеров пиломатериалов осуществляется по толщине на участке продольного раскроя круглых лесоматериалов, по ширине на участке обрезки и по длине на участке торцовки. Причем длина пиломатериалов неоднократно изменяется в сторону укорочения и сформировывается при окончательной обработке. Условия формирования сечений пиломатериалов и предварительного формирования длины тесно взаимосвязаны и в основном определяются характеристиками сырья и пилопродукции. Формирование стандартной длины пиломатериалов транспортной влажности на участке окончательной обработки носит независимый от указанного для сырых характер и определяется преимущественно уже эксплуатационными факторами.
Поэтому изыскание путей рационального раскроя пиловочного сырья должно основываться на необходимости повышения, по возможности, производства длинномерных пиломатериалов, поскольку кусковые отходы лесопиления в виде торцовых отрезков досок составляют значительный объем, зачастую перекрывающий мероприятия технологической направленности по экономному расходования древесины при производстве пилопродукции в виде досок.
Повышению доли длинномерных пиломатериалов способствует распиловка круглых лесоматериалов по образующей. Вместе с тем, изыскание условий эффективного раскроя сортиментов, сориентированных по образующей, должно выполняться комплексно с учетом требований по формирования размеров пиломатериалов на смежных и последующих операциях технологического процесса.
Цель и задачи исследований. Цель работы - обоснование метода оценки
выхода пиломатериалов с учетом отклонений геометрических параметров
пиломатериалов от номинальных.
НіС, НАЦИОНАЛЬНАЯ
і БИБЛИОТЕКА
Задачи исследований:
определить основные направления совершенствования процесса формирования размеров пилопродукции при продольной распиловке круглых лесоматериалов при выработке досок стандартных длин на трех стадиях технологического процесса - формирования сечений (толщины, ширины) и длины пиломатериалов с учетом технологических факторов производства и отклонений объемов пиломатериалов вследствие погрешностей размеров, формы, расположения поверхностей;
разработать алгоритмическое обеспечение раскроя круглых лесоматериалов по образующей с учетом изменения геометрических характеристик сортиментов и провести анализ результатов раскроя на пиломатериалы стандартных размеров; определить условия формирования сечений и длин пиломатериалов, способствующие повышению эффективности лесопиления;
разработать технологические требования к составлению эффективных планов раскроя круглых лесоматериалов, сориентированных по образующей, брусоворазвальным способом на пиломатериалы транспортной влажности стандартных размеров;
разработать систему поставов на распиловку круглых лесоматериалов по образующей при сортировке сортиментов по четным диаметрам вершинного торца и укрупненной сортировке на ограниченное число групп;
разработать методику оценки изменения объема пиломатериалов с учетом отклонений размеров, формы, расположения поверхностей;
на основе экспериментальных исследований устройств позиционирования пиломатериалов в процессе обработки по длине разработать основные требования к исполнительным механизмам участков торцовки, осуществляющих базирование, заданное перемещение и останов доски в зависимости от скорости и времени перемещения.
Методы исследований. Обработка результатов экспериментов проводилась с применением современных средств вычислительной техники и методов обработки информации: математической статистики, элементов математического моделирования и анализа, теории вероятностей, планирования эксперимента, а также пакетов прикладных программ.
Программа брусово-развального способа раскроя бревен написана на языке Pascal. Для обработки результатов исследований использовали программы Microsoft Excel и Mathcad.
Научная новизна:
- разработана методика определения объема пиломатериалов с учетом
отклонений размеров, формы, расположения поверхностей досок и получены
зависимости, позволяющие достоверно назначать допуски на размеры
пиломатериалов и определить поле рассеивания выхода пиломатериалов;
дано формализованное описание диапазона рассеивания объемов пиломатериалов вследствие погрешностей размеров по ширине, толщине и длине;
уточнены показатели продольного раскроя круглых лесоматериалов, сориентированных по образующей, брусоворазвальным способом при сортировке сортиментов по четным диаметрам вершинного торца и укрупненной сортировке на ограниченное число групп;
получены временные и скоростные характеристики -устройств позиционирования пиломатериалов при формировании их длин в зависимости от требуемого перемещения при надежном останове. Практическая значимость:
- предложен метод оценки выхода пиломатериалов с учетом отклонений
размеров, формы, расположения поверхностей досок;
- обоснован метод оценки параметров и объема пиломатериалов;
разработано программное обеспечение имитационной модели продольного раскроя круглых лесоматериалов по образующей на пиломатериалы спецификационных сечений стандартных длин;
- обоснован метод расчета поставов;
отработаны программные режимы управления исполнительными механизмами (мерными упорами и устройствами позиционирования) участков формирования длин досок. На защиту выносятся:
- результаты исследований, научно обосновывающие методические
положения определения выхода пиломатериалов с учетом отклонений размеров,
формы, расположения поверхностей досок;
- результаты алгоритмического анализа формирования размеров пило
материалов при раскрое сортиментов по образующей с учетом варьирования
параметров круглых лесоматериалов и досок;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований перемеще
ний, скоростных и временных характеристик безинерционных исполнительных
устройств, и в частности, для участков торцовки досок - мерных упоров и
систем позиционирования, обеспечивающих шаговый или свободный режим
перемещения с надежным остановом.
Реализация результатов. Подготовлен технологический регламент процесса распиловки сортиментов по образующей на пиломатериалы транспортной влажности стандартных размеров.
На основе результатов исследований разработаны и изданы рекомендации по выбору рациональных поставов «Формирование ширин пиломатериалов при сложном способе ориентации и раскрое сортиментов» (г. Северодвинск, 2003 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на нучно-технических конференциях в г. Пензе, ПТУ, 2002 г., 2003 г.; в г. Вологде, ВоГТУ, 2004 г.; в г. Ухте, УПИ, 2004 г.; в г. Архангельске, АГТУ, 2004 г.; научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (г. Архангельск, 2002-2004 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано восемь печатных работ, в том числе научно-производственные рекомендации.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 87 наименований, приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице, включает 18 рисунков, 3 таблицы.