Разработка модели взаимодействия ножевого инструмента с контактной поверхностью коры деревьев, базирующейся на модели внедрения острого индентора в полупространство. Механизм процесса разрушения коры под действием максимальных касательных напряжений.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОКОРКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА Работа выполнена на кафедре технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени С. М. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Защита диссертации состоится «22» апреля 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.03 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Россия, Республика Карелия, г.Оценка работы окорочного оборудования складывается из показателей качества поверхности лесоматериалов после окорки, количества потерь древесины и возможности дальнейшей утилизации отходов окорки, которая наиболее эффективна при разделении массива коры на пробку и луб. Полученные в результате построения модели соотношения позволяют в зависимости от принятых параметров окорки и физико-механических свойств коры оценить усилия, необходимые для достижения качественных показателей окорки. · На основе реализации математической модели установлены количественные соотношения, учитывающие влияние геометрических, силовых и кинематических параметров на качество окорки бревен, физико-механические свойства коры которых меняются в зависимости от внешних факторов - влажности и температуры окружающей среды. В частности рассмотрены станки для продольной фрезерной окорки лесоматериалов, станки для винтовой фрезерной окорки лесоматериалов, поперечные станки для фрезерной окорки, фрезерные станки для фрезерной заточки тонкомерной древесины, станки с фрезерными окорочными модулями роторного типа, агрегатное оборудование токарно-фрезерного типа. Разработать и исследовать математические модели окорки лесоматериалов резанием, с учетом механизмов деформаций элементарного объема сплошной среды массива коры, ее прочностных, упругих и пластических свойств, и их изменения в условиях повышения влажности и снижения температуры окружающей среды, т.е. способности сопротивляться механическому воздействию резания в реальных условиях.В результате исследования математических моделей, которая производилась при помощи прикладных программ, установлено, что значение толщин массива коры в целом, отдельных ее слоев - пробки и луба, в зависимости от диаметра бревна, наиболее точно описываются линейной зависимостью с коэффициентом аппроксимации 0,911. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований, значение коэффициента неравномерности с определением доверительного интервала, позволяет утверждать, что разработанные математические модели адекватны объекту исследования. Предлагается определять сбег и форму бревна непосредственно перед фрезерным окорочным устройством, при помощи 3D сканера, который позволяет получать трехмерную модель бревна в режиме реального времени. При этом, используя данные полученных зависимостей толщины пробки и луба от диаметра и породы бревна, можно перемещать фрезу в вертикальной плоскости, копируя форму боковых поверхностей бревен, осуществляя тем самым фрезерование на заданной глубине для отделения только пробки или луба, а минимизируя потери древесины при очистке ее поверхности.Для чистой окорки лесоматериалов, подлежащих пропитке, наиболее предпочтительно использовать окорочные станки, выполняющие окорку методом фрезерования. Качество работы окорочного оборудования складывается из показателей качества поверхности лесоматериалов после окорки, количества потерь древесины и возможности дальнейшей эффективной утилизации отходов окорки, которая достигается при послойном разделении массива коры на пробку и луб. Сжимающие вертикальные напряжения при окорке резанием на определенной глубине трансформируются в растягивающие, причем момент этой трансформации наступает тем раньше, чем более точка контакта удалена в горизонтальном направлении. Наблюдаются две устойчивые области напряженно-деформированного состояния коры, в одной из которых действуют преимущественно сжимающие (с отрицательным знаком) касательные напряжения, а в другой - положительные растягивающие, причем в последней области наблюдаются различные по уровню напряжений зоны. Полученные в результате реализации модели соотношения, позволяют в зависимости от принятых параметров окорки и физико-механических свойств коры, оценить усилия, необходимые для достижения качественных показателей окорки.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Газизов А.М., Григорьев И.В., Гумерова О.М. Повышение качества окорки лесоматериалов // Вестник КРАСГАУ, № 10. 2009 г. С. 132-141.
2. Григорьев И.В., Шапиро В.Я., Ильюшенко Д.А., Газизов А.М., Гумерова О.М. Влияние диаметра и сбега бревен на процесс механической окорки // Известия СПБГЛТА. 2011. № 194, С. 220-229.
3. Гумерова О.М. Методика расчета параметров окорки лесоматериалов фрезерованием при отрицательных температурах / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 5. СПБ.: ЛТА 2010 г. С. 43-52.
5. Газизов А.М., Григорьев И.В., Гумерова О.М. Анализ технических решений по повышению качества поштучной механической окорки круглых лесометриалов / Деп. рукописи: библиогр. указ. ВИНИТИ, 30.09.08. № 546 - В 2008. - 23 с.
6. Газизов А.М., Григорьев И.В., Гумерова О.М., Ильюшенко Д.А. Аппаратное обеспечение экспериментальных исследований селективной роторной окорки круглых лесоматериалов / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2. СПБ.: ЛТА 2008 г. С. 42-49.
7. Газизов А.М., Григорьев И.В., Гумерова О.М., Ильюшенко Д.А. Анализ типоразмерных рядов роторных окорочных станков и их инструментального оснащения / Деп. рукописи: библиогр. указ. ВИНИТИ, 16.02.09. № 75 - В 2009. - 21 с.
8. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Гумерова О.М., Газизов А.М. Совершенствование метода расчета параметров окорки круглых лесоматериалов трением / Материалы первой международной научно-практической Интернет конференции «Леса России в XXI веке». СПБ.: ЛТА, 2009. С. 218-222.
9. Газизов А.М., Григорьев И.В., Гумерова О.М. Обоснование показателей качества работы окорочных станков / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 3. СПБ.: ЛТА 2009 г. С. 81-85.
10. Газизов А.М., Гумерова О.М., Ильюшенко Д.А. Сравнительный анализ способов окорки круглых лесоматериалов / Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации: Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. - Братск: ГОУ ВПО «БРГУ», 2009. - С 74-78.
11. Газизов А.М., Гумерова О.М., Ильюшенко Д.А. Пути повышения качества окорки лесоматериалов / Материалы Международной научно-практической конференции «Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины: пиломатериалы, фанера, деревянные дома, заводского изготовления, столярно-строительные изделия». СПБ.: НП «НОЦ МТД», 2009. Том. 2. С.179-184.
12. Мурашкин Н.В., Газизов А.М., Гумерова О.М., Куприянова Е.А. Экономические вопросы использования отходов окорки в условиях рыночных отношения на предприятиях ЛПК / «Технология и оборудование лесопромышленного комплекса» Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 4. СПБ.: ЛТА 2009 г. С. 46-53.
13. Газизов А.М., Григорьев И.В., Ильюшенко Д.А., Гумерова О.М. Статистические характеристики толщин слоев коры на пиловочных бревнах / Материалы второй международной научно-практической Интернет конференции «Леса России в XXI веке». СПБ.: ЛТА, 2009. С. 96-100.