Введение к работе
Актуальность темы.
Российская Федерация по своим лесным богатствам является ведущей мировой державой, однако, ее богатейшие лесные природные ресурсы используются неэффективно, так как большой объем лесозаготовок отправляется за рубеж в виде сырья по низким ценам, а наша страна несет при этом огромные финансовые убытки В структуре крупных отходов горбыль составляет — 6 12 % от объема деловой древесины Более 5 млн кубических метров горбыля ежегодно образуется на лесоперерабатывающих предприятиях страны
Такая ситуация в большей степени объясняется отсутствием высокоэффективного, высокопроизводительного оборудования и технологии по глубокой переработке леса
В этой связи первостепенной народно-хозяйственной проблемой
научных коллективов и лесопромышленного комплекса страны является
создание отечественных конкурентоспособных деревообрабатывающих
станков, инструментов, поточных, автоматических линий,
лесозаготовительной и другой техники, способной осуществить качественную, глубокую и комплексную переработку леса, существенно уменьшив при этом объемы отходов, образующихся на различных стадиях производства
Анализ научно-технической, патентной и периодической литературы свидетельствует о том, что на данном этапе развития деревообработки эффективной отечественной технологии переработки малоценной и низкосортной древесины, высокоэффективных автоматизированных станков с программным управлением и системой автоматического управления (САУ) для обработки горбыля нет Существующие станки не позволяют регулировать режимы резания в условиях скачкообразного изменения припуска и плотности заготовки, например, вследствие сучков
Это приводит либо к неоправданно высокому расходу электроэнергии на процесс обработки, материальным потерям, либо к снижению качества обработанных поверхностей, а иногда к аварийным ситуациям, характеризующимся в условиях экстремального резания выбросом обрабатываемой заготовки из зоны обработки
Кроме этого, отечественные и зарубежные станки не предусматривают обработку горбыля по криволинейному профилю его поперечного сечения, что в значительной степени снижает коэффициент использования материала
Решение названных задач позволит сэкономить не только материальные, но и энергетические ресурсы
Целью работы является ресурсосбережение при производстве пиломатериалов на основе разработки и исследования технологии и оборудования для обработки горбыля
Методы исследования. Исследования процесса обработки горбыля проводились на базе фундаментальных положений теории резания древесины, режущего инструмента, металло- и деревообрабатывающего оборудования, теории автоматического управления, математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления
Автор выносит на защиту:
1 Технологическую концентрированную схему обработки горбыля,
включающую одновременное фасонное фрезерование окоренной
поверхности и двухстороннюю обрезку кромок
2 Математическую модель горбыля в трех взаимно-
перпендикулярных плоскостях и механизм рационального раскроя горбыля
3 Техническое обеспечение процесса обработки горбыля
4 Методику расчета допускаемого тягового усилия вальцового
механизма подачи заготовки исходя из механической прочности древесины в
зацеплении «зубья вальца—рейка горбыля»
Научная новизна работы заключается в разработке и анализе технологических схем обработки горбыля с позиции устойчивого базирования заготовки в зоне обработки, математической модели горбыля в трех взаимпо-перпендикулярных плоскостях, необходимой для определения силовых параметров процесса и обеспечения рационального раскроя горбыля, создании технического обеспечения и обосновании выбора закона управления скоростью подачи заготовки в зависимости от стохастического изменения плотности и припуска, в разработке методики определения допускаемого тягового усилия механизма подачи из условия механической прочности древесины в зоне контакта с приводным рабочим органом
Практическая ценность работы определяется внедрением и использованием основных положений и рекомендаций, полученных при исследовании, и заключается в следующем
-
Предложен деревообрабатывающим предприятиям станок для одновременного фасонного фрезерования окоренной поверхности и обрезки боковых кромок горбыля, обеспечивающий концентрацию технологической операции и производство качественной продукции из отходов древесины
-
Разработана ресурсосберегающая технология, характеризующаяся повышением коэффициента использования материала на основе фасонной обработки окоренной поверхности и рационального раскроя горбыля
-
В сокращении потребления электроэнергии и уменьшения ударно-динамических воздействий на элементы технологической системы станка при обработке горбыля путем автоматического управления скоростью подачи заготовки в условиях экстремального резания
4 Предложена методика определения максимально допустимой скорости подачи горбыля при постоянной мощности фрезерования окоренной его поверхности, что позволяет избежать экстремальных условий резания
Практическая реализация работы. Изготовлен станок с программным управлением для обработки горбыля, который прошел приемочные испытания в условиях производства и получен сертификат соответствия № РОСС RU ММ02 А00258 Станок прошел также эксплуатационные испытания, внедрен в условиях ООО «Владис» и рекомендован к запуску в серийное производство
Разработанный станок для обработки горбыля демонстрировался в 2006 году на VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций, где по итогам конкурса в разделе «Экология и рациональное природопользование» удостоен серебряной медали
На X Всероссийском конкурсе «Ползуновские гранты» в 2005г за реализованную в станке оптимизацию режимов резания при обработке материалов, имеющих неоднородные свойства на примере обработки горбыля, соискатель награжден дипломом лауреата
Апробация работы Основные положения и наиболее важные результаты диссертации были доложены и обсуждены на X Юбилейном Всероссийском конкурсе «Ползуновские гранты» (г Барнаул, 13-16 сентября 2005г ), III научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» «МАУ-2006» (Санкт-Петербург, 10-12 октября 2006г), Международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (г Курган, 2006г), ежегодных научно-технических конференциях Владимирского государственного университета
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов, в тч патент РФ на полезную модель «Станок для обработки горбыля» и патент РФ на изобретение «Способ обработки горбыля», две статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикаций научных результатов докторских диссертаций
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения, изложенных на 157 страницах машинописного текста Содержит 16 таблиц, 44 рисунка, список литературы из 130 наименований и приложение на 28 страницах
