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 || 4 | 5 |

Совершенствование формирования и прессования древесностружечных плит

-- [ Страница 3 ] --

Полученные экспериментальные данные в целом подтверждают теоретические расчеты.

Погрешность установки шага направляющего органа hн, обеспечиваемая САУ (рисунок 8), определяется погрешностями автоматического измерения толщины стружечного ковра Нк и массы частиц m. Относительная погрешность установки шага направляющего органа, %:

. (18)

Для рационального проектирования ориентирующих устройств необходимо установить оптимальное число ветвей направляющего органа, т.к. завышение данного числа усложняет устройство, а занижение – не позволяет проводить качественную ориентацию стружки. В диссертации дана методика определения количества ветвей направляющего органа m исходя из производительности ориентирующего устройства Q, кг/с :

. (19)

где b – средняя ширина древесных частиц;

В0 - ширина окна ориентирующего устройства.

Третья глава работы посвящена оптимизации процесса смыкания большеформатных прессов для изготовления древесно-стружечных плит.

При изготовлении древесных плит и других изделий из материалов с мелкоструктурной поверхностью интенсивность смыкания прессов периодического действия ограничена скоростью воздушного потока, выходящего из пространства между плитой пресса и поверхностью прессуемого материала. Данный поток способен разрушить не только мелкоструктурную поверхность стружечного пакета, но и сам пакет. Чем больше формат плит пресса, тем больше вытесняемый объем среды и сильнее выходящий из-под плиты поток. Поэтому время смыкания прессов приходится увеличивать, что не только снижает производительность оборудования, но и ухудшает качество изготовляемой плиты, т.к. нижняя сторона стружечного пакета (до прессования) и готовой плиты (после прессования) контактирует с горячей поверхностью прессующей плиты дольше, чем верхняя сторона. Основным последствием такой тепловой несимметрии является покоробленность готовой плиты.

На основании теоретических положений получено дифференциальное уравнение, описывающее процесс выхода воздушной среды из межплитного пространства с верхней плитой произвольной формы, поверхность которой описывается некоей функцией f(x, z):

, (20)

где z0, x0– текущие координаты соответственно по длине и ширине плиты;

f(x0,z0) – расстояние от верхней поверхности прессуемого материала до прессующей плиты в точке x0, z0.

vy(t) – скорость смыкания пресса;

vx(t) – скорость выхода воздушной среды из межплитного пространства.

В частном случае, когда прессующие плиты имеют плоскую поверхность площадью S, а подвижная плита перемещается с постоянной скоростью vy(t) = v0, выражение скорости выхода среды имеет вид (рисунок 9а):

, (21)

где – продолжительность смыкания прессующих плит;

h0 – расстояние от прессующей плиты до поверхности прессуемого материала в раскрытом прессе;

S – площадь прессующей плиты.

  Диаграммы скорости-42

Рисунок 9 – Диаграммы скорости перемещения плиты Vy и скорости выдувания

воздуха Vx : а – равномерное перемещение; б – экспоненциальное перемещение

Продолжительность смыкания пресса может быть значительно сокращена, если скорость выхода воздушной среды поддерживать на предельно допустимом уровне vx,доп в течение всего периода смыкания, изменяя vy(t) по экспоненциальной зависимости (рисунок 9б):

, (22)

где vу,доп – предельно допустимая скорость движения прессующей плиты в момент ее соприкосновения с поверхностью прессуемого материала (скорость схлопывания);

tсэ – продолжительность смыкания пресса при перемещении подвижной плиты по экспоненциальной зависимости.

Скорость выхода воздушной среды из межплитного пространства зависит от объема этого пространства и площади, через которую выходит среда. Отношение площади плит пресса к их периметру:

, (23)

где L, B – соответственно длина и ширина плит пресса.

Коэффициент определяет скорость выхода среды Vx, которая, помимо скорости смыкания Vy и текущего значения y, зависит также от конфигурации плит пресса. Максимальное значение имеет при B = L, т.е. при квадратной форме прессующих плит, max = 0,25.Чем сильнее площадь плит пресса отличается от квадрата, т.е. чем сильнее вытянуты плиты, тем меньше значение . Введя коэффициент длины, представляющий собой отношение длины плиты пресса к ее ширине , получим:

, (24)

где y – текущее расстояние между верхней плитой пресса и поверхностью стружечного брикета.

На рисунке 10 представлена зависимость скорости выхода среды Vx из межплитного пространства в зависимости от площади плит пресса S и коэффициента длины n для скорости смыкания Vy = 0,04 м/с и расстояния между плитой пресса и поверхностью стружечного брикета y = 0,02 м.

  Зависимость скорости-48

Рисунок 10 – Зависимость скорости выдувания от площади прессующих плит и

коэффициента длины

Наиболее высокую скорость выхода воздушной среды Vx имеют прессы большой площади, близкой к квадрату (n = 1). Чем меньше ширина пресса (при той же площади), тем быстрее можно производить его смыкание при той же скорости выдувания воздушной среды Vy.

Реализовать зависимость смыкания пресса, близкую к экспоненциальной, можно, основываясь на различных принципах. Один из них - введение отрицательной обратной связи по скорости среды Vx. При этом не требуется специальных устройств для контроля толщины исходных стружечных пакетов, т.к. значение Vx автоматически зависит от толщины прессуемого материала.

Структурная схема автоматической системы смыкания одноэтажного пресса, основанная на данном принципе, представлена на рисунке 11. Выходным сигналом анемометра, установленного непосредственно у края плиты пресса, регулируется скорость его смыкания Vy.

  Структурная схема САУ-49

Рисунок 11 – Структурная схема САУ смыканием одноэтажного пресса, реализующая принцип обратной связи по Vx: 1- подвижная плита; 2 – неподвижная плита; 3 – гидроцилиндр; 4 – анемометр; 5 – усилитель; 6 – клапан наполнения

Второй принцип смыкания пресса основан на использовании задающей экспоненты, получаемой, например, при разряде конденсатора. Структурная схема САУ, реализующая данный принцип, представлена на рисунке 12. Конденсатор С в данной схеме заряжается на напряжение, пропорциональное толщине исходного стружечного пакета, а интенсивность его разряда определяется сопротивлением R. Кривая скорости подвижной плиты пресса повторяет кривую разряда конденсатора С.

  Структурная схема САУ-50

Рисунок 12 – Структурная схема САУ смыканием одноэтажного пресса, работающая по принципу задающей экспоненты: 1 - неподвижная плита; 2 – подвижная плита; 3 – гидроцилиндр; 4 – клапан наполнения; 5 – усилитель; 6 - датчик толщины пакета; 7 – блок запоминания; 8 – блок экспоненциального сигнала

Продолжительность смыкания и размыкания пресса можно снизить также за счет уменьшения просвета между прессующими плитами при загрузке пресса. В работе предложена САУ смыканием многоэтажного пресса, позволяющая раскрывать каждый этаж на определенную высоту, зависящую от толщины исходного стружечного пакета.

Четвертая глава работы посвящена анализу покоробленности древесно-стружечных плит и разработке способов по ее управлению.

Покоробленность плит является распространенным и трудно устранимым дефектом древесностружечных плит. Даже при правильном складировании плит она образуется в готовой плите вследствие комплекса неизбежных погрешностей производства: подсыхания верхней поверхности стружечного ковра при транспортировке, просеивания мелких фракций внутрь ковра, более раннего отвержения связующего нижних слоев при загрузке стружечных пакетов в пресс, асимметрии температур верхней и нижней прессующих плит и т.д. Коробление, вызванное перечисленными причинами, происходит сразу после выгрузки плиты из пресса в течение нескольких минут до ее остывания и уравновешивания остаточных напряжений. После этого процесс коробления можно считать завершенным.

Исследование коробления плит непосредственно после выгрузки их из пресса производилось на специальном стенде (рисунок 13).

  Стенд для измерения-51

Рисунок 13 – Стенд для измерения коробления плит:

1,2,3 – шкальные микрометры; 4 – опоры

На коробление неостывшей плиты влияют не только внутренние напряжения, но и такие нежелательные факторы, как собственная масса образца, масса измерительных приборов, разность температур на верхней и нижней поверхностях неостывшей плиты, т.к. при горизонтальном положении образца теплоотвод с его верхней поверхности значительно лучше, чем с нижней. Чтобы избавиться от вызванных данными факторами искажений результатов, были проведены дополнительные измерения.

Покоробленность установленной на опорах плиты в прямом и в перевернутом положениях оценивалась по выражениям:

, (25)

, (26)

где f1, f2 и f3 – показания микрометров;

fВ, fН – деформация соответственно в прямом и перевернутом направлениях, вызванная асимметрией структуры;

F - деформация образца, обусловленная нежелательными факторами.

Конечное значение покоробленности (стрелы прогиба) вычислялось как среднее арифметическое:

. (27)

Таким образом, деформация F исключалась из результатов.

Было проведено 4 варианта (серии) экспериментов, уровни варьирования факторов в которых представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Уровни варьирования факторов

Номер вари-анта Варьируемый параметр Услов-ное обозн. Уровни варьирования
1 Соотношение масс верхнего и нижнего наружных слоев 1,4 2,2 3,0
2 Соотношение влажности наружных слоев: абсолютные значения, % / % разность абсолютных значений, % U 23/17 6 26/14 12 29/11 18
3 Соотношение воды на наружных поверхностях: абсолютные значения, % / % разность абсолютных значений, % W 33/ 67 34 16 / 83 67 0 / 100 100
4 Соотношение температур плит пресса: абсолютные значения, град./ град. разность абсолютных значений, град. T 175/150 25 190/135 55 205/120 85

Эксперименты проводились по двухфакторному плану Бокса. Второй фактор в каждом варианте – плотность плит - также имел три уровня варьирования: 0,5, 0,7 и 0,9 г/см3. Варианты 1 и 2 (асимметрия масс и послойной влажности) проводились для трехслойных плит с соотношением слоев 1:3:1, а варианты 3 и 4 (асимметрия поверхностной влажности и температуры прессования) – для однослойных плит.

Измерения показали, что процесс коробления плит протекает во времени по экспоненциальному закону, который можно описать выражением:

, (28)

где f – конечное (установившееся) значение покоробленности при t = ;

t – время между выгрузкой плиты из пресса и моментом измерения ее стрелы прогиба, мин;

Тк – постоянная времени коробления.

Измерения также показали, что процесс коробления плит, независимо от их плотности и вызвавших коробление причин, заканчивается приблизительно за одно и то же время. Период времени от выгрузки плиты из пресса до момента, когда стрела прогиба плиты составит 0,632 f, является постоянной Тк. Анализ динамики деформации плит показал, что постоянная времени коробления Тк составляет в среднем 10,5 мин (погрешность 5%) при температуре выгруженной из пресса плиты 170оС и температуре окружающей среды 25оС.

В общем случае стрелу прогиба плиты, мм, можно выразить регрессионным уравнением вида:

, (29)

где x1 – варьируемый параметр;

x2 – плотность плиты, г/см3.

Процентные значения массы определенности регрессионных уравнений (26) в различные моменты измерения величины коробления представлены в таблице 3, значения коэффициентов уравнений регрессии (29) при измерении покоробленности через 20 мин после выгрузки плиты - в таблице 4.

Таблица 3 - Масса определенности уравнений регрессии, %, в разные моменты измерения коробления плиты

Вариант Время между выгрузкой плиты из пресса и измерением ее покоробленности, мин
5 10 20 30
1 85 86 86 86
2 34 89 90 92
3 - 12 86 98
4 - - 73 79

Таблица 4 - Численные значения коэффициентов уравнений регрессии

Вариант Коэффициенты Стандартное отклонение, мм
а0 а1 а2
1 0,521 0,925 0,662 0,016
2 0,067 0,935 1,485 0,023
3 0,145 0,304 -0,848 0,011
4 0,012 0,734 -3,139 0,056


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 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.