авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Совершенствование технологии роторной окорки лесоматериалов путем оптимизации основных параметров процесса

-- [ Страница 4 ] --

Принимая во внимание, что технологически наиболее вариативным является силовой параметр – сила прижима F1, а угловой и кинематический параметры целесообразно выдерживать стабильными при окорке бревен в условиях заданной температуры Т, была принята схема моделирования (рис. 11), в соответствии с которой реализуется следующий алгоритм:

1. С помощью метода статистических испытаний (Монте-Карло) датчиком случайных чисел формируется выборка нормально распределенных в интервале (0,1) чисел i, i=100, которые подставляются в формулу общего вида:

, j=1,…,4, (13)

где M(Xj) и (Xj) – математические ожидания и средние квадратичные отклонения трех показателей физико-механических свойств коры (табл. 2) и ее влажности W. При расчетах статистические характеристики влажности принимались: M(W)=40100% с шагом 20%; (W)=015% с шагом 5 %;

2. Выработанные числа Хj при заданной температуре Т принимаются переменными параметрами окорки, которые с учетом угловых, кинематических и силовых параметров используются в математической модели процесса разрушения коры. Выходным параметром является величина приведенного давления на границе раздела кора-древесина, которая сравнивается с характеристикой прочности коры на скалывание ск;

3. Если условие /ск 1 не выполняется, осуществляют корректировку силы прижима F1 в сторону увеличения так, чтобы М(F1) являлось величиной, достаточной для выполнения критерия разрушения (8).

 Схема реализации вариационного-96

Рис. 11. Схема реализации вариационного метода

 Корреляционное поле силы прижима -97

Рис. 12. Корреляционное поле силы прижима

На рис. 12 представлено корреляционное поле силы прижима F1 в зависимости от вариаций влажности W вблизи заданных М(W)=100% и (W)=5% при следующих условиях окорки мерзлой сосны на станке ОК-63: Т=-5 оС; dб =0,4 м; =1,8 рад.; Kп=2. Коэффициент вариации силы составил v(F1)=11,7%. Обработка и обобщение результатов моделирования для других пород древесины в широком диапазоне изменения влажности позволили установить линейный характер влияния величины (W) на рост величины v(F1).

Полученный результат позволяет решать следующие задачи: задавшись предельно-допустимым значением (W), например 4%, определить допустимую величину v(F1)=8,47% и, в частности, при М(F1)=850Н установить величину (F1)=70 Н. Таким образом, диапазон изменения силы прижима F1 составит:

Н.

Обратная задача заключается в том, что, задавшись и выдерживая в определенном диапазоне значения силы F1, определяем допустимый диапазон изменения влажности бревна W, что позволяет осуществлять предварительную сортировку бревен по критерию стабилизации параметров окорки. Анализируя полученные результаты, необходимо отметить, что разработанный вариационный метод позволяет произвести расчет допустимых диапазонов отклонений силовых параметров окорки от заданных значений и тем самым обеспечить стабилизацию технологических показателей в условиях изменчивости физико-механических свойств и характеристик состояния влажности лесоматериала.

Селективный метод окорки лесоматериалов. Известно, что, в зависимости от технологических условий и требуемых показателей различают два вида окорки – грубую и чистую. В первом случае снимается только корка и частично луб, а во втором – либо корка и луб при поставке балансов внутреннему потребителю либо снимается также и камбиальный слой при экспортных поставках. Другой аспект проблемы селективной окорки связан с утилизацией коры и ее использования в качестве топлива, удобрений, исходных материалов при производстве дубителей, плит и т.д. Причем наиболее эффективным представляется разделение компонент коры в процессе первичной механической окорки, чем необходимость реализации в дальнейшем процессов сепарации сплошного массива коры. Для реализации технологии селективной окорки целесообразно применять двухроторные окорочные станки.

Одним из основных факторов, влияющих на качество окорки является влажность коры и, следовательно, показатель влажности ее основных структурных составляющих – корки и луба. При этом необходимо учитывать различия W как для коры в целом, так и для корки и луба, а также влияние этого различия на прочностные характеристики материалов. Разрушение более сухой и хрупкой корки существенно отличается от процесса разрушения более влажной и пластичной среды лубяного слоя. Влажность корки существенно меньше влажности луба для свежесрубленной древесины, тогда как для сплавной древесины указанное различие меньше. Влажность коры свежесрубленной древесины у различных пород колеблется в диапазоне W=71139%, причем для сосны влажность луба (Wл) достигает 180%, а корки (Wк) 40%, у ели соответственно – 120 и 45%.

Принимая влажность коры за 100%, можно оценить, что для хвойных свежесрубленных бревен имеют место следующие соотношения:

Wк = 0,45- 0,55 W, Wл = 1,55-0,75 W (14, а);

для сплавных материалов:

Wк =0,7-0,8 W, Wл =1,1-1,2 W (14, б);

Наиболее трудными представляются условия селективной окорки свежесрубленной березы, поскольку показатели влажности составляют:

Wк = 0,15-0,25W, Wл =1,1-1,15 W (14, в).

Рассмотрим процесс селективного отделения коры от древесины с помощью скребкового короснимателя с углом окорки >/2 (рис. 13) на базе двухроторного станка типа 2ОК63-1.

Рис. 13. Схема разрушения массива коры:

1-древесина; 2- кора (корка, луб); 3-коросниматели; 4- окоренная поверхность;5-сучок

При взаимодействии короснимателя первого ротора с пеньком сучка возникает дополнительная растягивающая сила Fр, связанная с нормальной силой Fс известным соотношением:

, (15)

где б - коэффициент трения рабочей кромки о поверхность сучка, а угол окорки принимается равным:

= о + , (16)

о установочный угол, .

При работе с углами окорки >/2 огибание пенька возможно при условии достижения критического угла значения:

кр =с + >arcctg б,

где , dc и hc диаметр и высота сучка.

Тогда предельное значение коэффициента усиления:

.

В зависимости от значений R, db, и L второе угловое слагаемое в соотношении (16), которое примем в качестве угловой поправки, может принимать как положительные, так и отрицательные значения, что существенно влияет на величину угла окорки . При работе скребковыми короснимателями параметры R, db, и L принимаются таковыми, чтобы угловая поправка >0.

Расчет влияния длины L на величину поправки при различных значениях db показал, что, существует некоторое критическое значение величины Lкр 0,3 м, до и после которого наблюдается прямо противоположное влияние dб на угловую поправку . При использовании короснимателей с длиной L, сопоставимой с Lкр, при любом диаметре бревна угловая поправка стремится к постоянной величине, равной: =const=0,7 рад. (40,1 град.). Анализ показал, что максимальные значения поправки имеют место при малых диаметрах бревна и больших значениях длины короснимателя L.

На практике нашли применение два типа короснимателей: у первых жесткость в направлении подачи превышает жесткость в плоскости ротора, у вторых – наоборот. В первом случае применяемое на практике значение о = 60-70 град. следует считать завышенным и приводящим к частым поломкам короснимателей, поскольку при таких значениях установочного угла огибание сучка сопровождается критическими деформациями самого короснимателя. Во втором случае изгиб происходит в направлении подачи и коросниматель обходит пенек сучка сбоку. Оптимальной представляется такая конструкция короснимателя, когда передняя грань выполнена с переменным значением о. Указанные обстоятельства требуют более детального исследования особенностей развития процесса селективной окорки применительно к работе внешнего ротора, коросниматели которого непосредственно взаимодействуют с пеньками сучков.

В качестве критерия качественной окорки принимается расширенное условие (8) в виде: на границе раздела кора-древесина (корка-луб, луб-древесина) величина приведенного давления достигает соответствующих величин предельной характеристики прочности на скалывание коры ск (корки скк или луба скл ), т.е. должны выполнятся соответствующие условия:

; ; . (17)

При выполнении условий (17) фиксируются достигнутые угловые ( и о), силовые (F1,Fс) и кинематические (скорость uп) параметры. В качестве интегрального показателя силовых затрат принимается величина удельной силы окорки , кН/м. Для реализации разработанной модели выбраны три породы: сосна, ель и береза при условии окорки свежесрубленного (W=100130%) бревна на станке типа 2ОК63-1. Технические характеристики станка: скорость подачи обоих роторов одинакова и изменяется в диапазоне uп=0,21,0 м/с; F1=7302900 Н; число короснимателей -6; число -135, 180 об/мин; частота вращения роторов – 2,5-5с-1; dб=0,1-0,55м; L =0,2-0,38 м, задний и передний углы – соответственно 0,785 и 0,25 рад.; =1,742,35 рад., R=0,47. Толщина корки hкр варьировалась в пределах от 5 до 50% величины hк. Толщина луба принималась как hкл=hк-hкр. Величины пределов прочности коры сосны, ели и березы ск поперек волокон соответственно: ск= 0,33, 0,78 и 1,42 МПа. В качестве базового варианта расчета для станка 2ОК63-1 принимался случай рассмотрения массива коры как единого целого. Отталкиваясь от базового варианта были выполнены расчеты при условии реализации селективных принципов окорки.

В табл. 3 при исходной влажности коры W=100%, и перерасчете влажностей корки и луба в соответствии с соотношениями (14, а)(14, в) представлены результаты расчетов удельной силы окорки , а также соответствующих удельных сил и , необходимых для разрушения слоев корки и луба.

Таблица 3. Результаты расчетов усилий окорки

Порода , кН/м , кН/м , кН/м
Сосна 8,03 16,02 1,41
Ель 13,73 32,51 6,11
Береза 34,83 178,1 27,5


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.