Совершенствование процесса поперечного пиления лесоматериалов путем обеспечения саморегулирования режимов обработки Еремин, Сергей Александрович

Введение к работе

Актуальность темы. Существующее оборудование для поперечной распиловки лесоматериалов характеризуется высокой материалоемкостью пильных станков и энергоемкостью процесса поперечного пиления. При этом пиление, в основном, производится на постоянных режимах за счет больших инерционных масс подвижных частей механизма резания. Разработанные в настоящее время способы автоматического регулирования режимов обработки не нашли широкого применения, так как для их реализации необходима сложная и дорогостоящая аппаратура.

Кроме этого, многолетними исследованиями древесиноведов установлено, что физико-механические свойства (ФМС) древесины высоковариабельны и зависят от множества различных факторов. Накоплен огромный теоретический и экспериментальный материал, характеризующий естественное состояние предмета труда. Однако, при проектировании оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов все эти данные оказываются невостребованными.

Наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов, позволяющим учесть изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала, снизить энергоемкость процесса пиления, достичь эффективной загрузки привода следует считать применение дешевых и надежных приводов с саморегулированием режимов обработки (СРО).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами саморегулированием режимов обработки.

В соответствии с этим установлены следующие основные задачи исследований: 1) моделирование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами существующими пильными механизмами раскряжевочных установок с учетом изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала; 2) проведение морфологических исследований пильных механизмов с СРО; 3) проведение анализа существующих методик расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами; 4) разработка математической модели процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО; 5) разработка методики определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО; 6) разработка математической модели процесса поперечного пиления круглыми

4 пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО; 7) проведение экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

Предмет и методы исследований. Предмет исследования - процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

В диссертационной работе были использованы: 1) аллометрический метод и математические модели для описания изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала; 2) морфологический метод для поиска новых конструктивных решений. Для обработки экспериментальных данных применялись методы математической статистики и стандартные программы и комплексы на ЭВМ.

Научная новизна. Впервые исследован процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО. При этом разработаны: математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО; доработана методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия; математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала; новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с СРО, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО;

2. методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО;

3. математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО;

4. результаты экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО;

5. новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с СРО.

Достоверность выводов и результатов исследований. Научные положения и выводы, изложенные в настоящей работе, обоснованы теоретически и отражают физическую сущность рассматриваемых явлений. Достоверность результатов исследований обеспечена применением системного подхо-

5 да при разработке математических моделей и методик, применением для экспериментальных исследований измерительной аппаратуры, поверенной Марийским центром стандартизации, метрологии и сертификации.

Практическая значимость. Разработаны новые конструктивные решения станков с СРО, которые могут быть использованы при проектировании раскряжевочных установок индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала. Разработанные математические модели процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами и методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия могут быть использованы при проектировании новых круглопильных станков с СРО.

Экспериментальная установка для исследования процесса поперечного пиления лесоматериалов в условиях СРО используется в учебном процессе.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на междисциплинарной научной конференции "Вавиловские чтения" (Йошкар-Ола, 1996 г.), международной научно-практической конференции "Рациональное использование лесных ресурсов" (Йошкар-Ола, 1999 г.) , научных конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ з 1996, 1997 г.г.

Диссертационная работа выполнялась в рамках гранта Министерства высшего образования РФ по фундаментальным исследованиям в области проблем лесного комплекса; Исследование процессов пиления и фрезерования при саморегулировании режимов обработки (шифр - 97-23-4.3-21) - руководитель Торопов Александр Степанович. Автор являлся ответственным исполнителем первого этапа гранта.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 статьях, на конструктивные решения круглопильных станков с саморегулированием режимов обработки получено 4 патента.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 7 разделов, выводы и рекомендации, список литературы и приложения. Объем работы: основного текста - 133 с, иллюстраций - 43, таблиц - 8, список литературы - 147 наименований, из них 2 на иностранных языках, приложений - 13 (134 с).