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 || 3 |

Технология производства заготовок из термически модифицированной древесины

-- [ Страница 2 ] --

По результатам испытаний, проведенных в Лаппеенрантском технологическом университете Финляндии установлено, что предел прочности при статическом изгибе у образцов термически модифицированной древесины сосны снизился на 20%, по сравнению с немодифицированной древесиной с 85 МПа до 68 МПа,

Прочность образцов термически модифицированной древесины сосны при статическом изгибе изменялась в зависимости от интенсивности выхода на максимальную температуру, при повышении интенсивности предел прочности уменьшился (прочность образцов, модифицированных при мягких режимах оказалась выше, чем прочность образцов модифицированных при форсированных режимах).

Класс термообработки (в зависимости от требования к конечным свойствам материала и назначения продукции) при испытаниях не оказал существенного влияния на прочность при статическом изгибе образцов термически модифицированной древесины.

Замечено изменение прочности термически модифицированной древесины при статическом изгибе в зависимости от места расположения древесины в бревне (зоны ствола). Прочность уменьшилась по направлению от комля к вершине, так, образцы выпиленные из комлевой части бревна имели большую прочность, чем образцы, выпиленные из вершинной части бревна.

Прочность термически модифицированной древесины, при классах термообработки S и D изменялась в зависимости от удаленности от центра бревна. Прочность возрастала по направлению от центральной зоны бревна к периферической.

В таблице 1 представлены результаты испытаний физико-механических свойств древесины, проведенных в МГУЛ. Из таблицы видно, что равновесная влажность, разбухание, усушка, влагопоглощение и водопоглощение термически модифицированной древесины всех пород, снижены по сравнению с показателями у немодифицированной древесины. Базисная плотность термически модифицированной древесины всех пород кроме сосны, повысилась по сравнению с плотностью немодифицированной древесины. Существенно (на 44%) снизился предел прочности образцов из березы. Что касается образцов древесины ели, граба и дуба, которые модифицировались в пиломатериалах, предел прочности при статическом изгибе у них повысился. Прочность при сжатии вдоль волокон возросла после термической модификации у всех испытываемых пород кроме сосны, которая проходила термическую модификацию в бревнах, здесь прочность снизилась на 29%. А наиболее значительное возрастание прочности при сжатии вдоль волокон можно увидеть у граба и дуба.

Прочность образцов при статическом изгибе сосны, которые модифицировались в бревнах существенно снизилась после термической модификации на 50%, предел прочности образцов сосны, которые модифицировались в пиломатериалах снизился на 9%. Ударная вязкость сосны и граба, проходивших модификацию в пиломатериалах также снизилась на 10 и 36% соответственно, а ударная вязкость термически модифицированной древесины дуба возросла на 24 % по сравнению с немодифицированной древесиной.

Наибольшее снижение ударной вязкости замечено у образцов сосны, проходивших термическую модификацию в бревнах, показатель снизился на 50% по сравнению с немодифицированной древесиной.

  1. Результаты испытания физико-механических свойств термически модифицированной (ТМ) древесины в сравнении с немодифицированной древесиной (НМ)
Порода древесины Тип обработки Температура обработки Средняя влажность в момент испытания Базисная плотность Усушка Разбухание Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон Предел прочности при статическом изгибе Ударная вязкость древесины Влагопоглощение Водопоглощение
[°С] [%] [кг/м3] [%] [%] [МПа] [МПа] [Дж/см2] [%] [%]
Ель ТМ 165 5,8 397 8,1 9 56,4 74,4 - 11,1 197,8
НМ - 7,4 331 9,3 11,1 44,4 63,8 - 14,9 245,7
Сосна ТМ 165 4,5 426 8,8 11,5 59,1 80 4 13,4 164,5
НМ - 11,8 423 10 15,8 49 87,6 4,5 16,9 164,1
Береза ТМ 185 2,8 535 10,7 11,1 78,5 73,1 - 8,1 117,8
НМ - 7,4 523 15,3 20,5 68,7 130,7 - 15,4 124,5
Дуб ТМ 175 4,1 595 10,1 17,7 73,4 105,1 7,1 8,9 98,1
НМ - 13 523 10,2 20,1 48,9 80 5,7 16,8 113,2
Граб ТМ 175 3,7 683 14,8 17,3 95,5 155,2 5,1 10 79,5
НМ - 13,6 617 18,2 25,4 48 121,6 8,1 18,6 88,4

Свойства термически модифицированной древесины оказались различны по сравнению с немодифицированной. По таким показателям как, усушка, разбухание, влаго- и водопоглощение термически модифицированная древесина превзошла немодифицированную. По исследованию прочностных характеристик данные различны в зависимости от породы древесины.

При термическом модифицировании бревен, качество образцов древесины оказалось ниже по сравнению с образцами, полученными при модифицировании пиломатериалов. Результаты исследований позволяют рассматривать использование термически модифицированных бревен, а также бруса для создания малых архитектурных форм, садовой и парковой мебели. Однако следует учитывать снижение некоторых прочностных характеристик при проектировании изделий, подвергающихся повышенным нагрузкам.

Четвертая глава посвящена рассмотрению оценки качества пиломатериалов по суммарной длине бездефектных участков и основной заготовке. Это связано с тем, что оценку качества пиломатериалов все чаще выполняют с использованием сканирующих устройств. Сканирование длины бездефектных участков не вызывает технических трудностей.

В Щелковском учебно-опытном лесхозе были проведены натурные работы по раскрою бревен (диаметром от 18 до 26 см и длиной 6 м, в количестве 31 м3) на пиломатериалы, получены паспорта и фотографии каждой доски. Способ раскроя был принят поперечный. По фотографиям и паспортам в программе AutoCAD имитировался раскрой пиломатериалов на заготовки.

Выполнено 576 вариантов раскроя пиломатериалов на заготовки.

Раскраивались пиломатериалы трех групп качества с суммарной длиной бездефектных участков на доске:

5501-6000 мм - первая группа качества;

5001-5500 мм - вторая группа качества;

4500-5000 мм - третья группа качества.

Длина пиломатериалов 6 м.

Вырабатывались заготовки длиной 3000, 2250, 1500 мм, шириной 100, 125, 150 мм и сопутствующие им короткие, двух групп качества с диаметром сучков 20 мм и 50 мм.

По результатам полученных опытных данных, был составлен план эксперимента на базе В-плана. При обработке опытных дынных регрессионные уравнения оказались неадекватными, однако полученные точки были использованы для получения более простых регрессионных уравнений.

Например, для заготовок размером 3000х100 мм, с диаметром сучков 20 мм

y = 0,000359308131072x - 1,612352980715600.

Для заготовок размером 3000х100 мм, с диаметром сучков 50 мм (рисунок 1)

y = 0,000512907822483x - 2,078614613937630,

где х – середина группы качества пиломатериалов, а у – величина выхода заготовки.

Получены также другие уравнения расчета выхода основной и коротких заготовок. Всего было получено 28 уравнений.

Кроме того, были получены данные по средней длине коротких заготовок и предложен метод расчета выхода коротких заготовок, который предполагал выполнение следующих этапов (рисунок 2).

  1. Зависимость коэффициента выхода заготовок размером 3000х100 мм, допустимый диаметр сучков 50 мм, от качества пиломатериалов
  1. Построение графика распределения бездефектных участков на пиломатериалах для случая, когда их количество по длинам распределено равномерно.
  2. По данным о средней длине бездефектного участка, построение фактического распределения бездефектных участков по длинам.
  3. Определение выхода коротких заготовок по размерам длины.
  4. Расчет общего выхода заготовок.

  1. Заготовки размером 1500х100 мм, допустимый диаметр сучков 20 мм, 3-я группа качества пиломатериалов

На основании проведенных расчетов были получены данные по выходу основных и коротких заготовок для оптимизации планирования раскроя термически модифицированных и немодифицированных пиломатериалов на заготовки.

Пятая глава посвящена моделированию и оптимизации планирования раскроя пиломатериалов на термически модифицированные и немодифицированные заготовки.

Эффективность производства термически модифицированных заготовок зависит от спецификации (размеры, качество, объем) пиломатериалов и заготовок, цен на пиломатериалы и заготовки, затрат на выполнение операций в процессе производства заготовок.

Учитывая значительное количество факторов, оказывающих влияние на эффективность производства заготовок и их взаимодействие, целесообразно воспользоваться методами оптимизации для расчетов параметров производства.

Разработана модель оптимизации выработки немодифицированных и термически модифицированных заготовок из пиломатериалов при поперечном их раскрое по критерию суммарной прибыли.

В общем виде, задача формулируется следующим образом.

Имеется групп пиломатериалов, которые можно раскроить на различные заготовки. При раскрое одного кубометра обрезных досок i-ой группы заготовка k-ого вида выходит в объеме Кki, м3 (здесь Кki равно коэффициенту выхода заготовок из обрезных досок). Запасы обрезных пиломатериалов каждой группы составляют Vi. Заказы на производство заготовок каждого вида Qk (k =1,…, s). Цена одного кубометра заготовок каждого вида Сk. Величина Зk – учитывает затраты связанные с закупкой пиломатериалов, их модифицированием, а также затраты на производство заготовок k-ого вида на участке раскроя. Определить Хki – объемы пиломатериалов i-ой группы, из которых следует произвести заготовки k-ого вида, чтобы суммарная прибыль от реализации заготовок максимизировалась, тогда целевая функция имеет вид:

В модели учитываются следующие ограничения:

  1. по объемам выработки основных заготовок (термически модифицированных и немодифицированных)
, где k =1,…, s;
  1. по ресурсам пиломатериалов
; где i =1,…, m;
  1. на неотрицательность решения
где k =1,…, s; i =1,…, m.

Для формирования моделей в явном виде, необходимо иметь спецификации пиломатериалов и заготовок, численные значения коэффициентов объемного выхода заготовок, планируемых к выработке из пиломатериалов, затраты связанные с закупкой пиломатериалов, их модифицированием, а также затраты на производство заготовок на участке раскроя.

Для этого использовались вышеприведенные уравнения (1) и (2) и другие.

Рассмотрен пример формирования модели оптимизации при заданных объемах термически модифицированных и немодифицированных заготовок Qk и запасах пиломатериалов трех групп качества Vi.

Пусть объемы основных заготовок из термически модифицированной древесины составляют:

Q1 = 5 м3 (длина 3000 мм, диаметр сучков 20 мм и менее);

Q2 = 4 м3 (длина 3000 мм, диаметр сучков 50 мм и менее);

Q3= 9 м3 (длина 1500 мм, диаметр сучков 20 мм и менее);

Q4= 21 м3 (длина 1500 мм, диаметр сучков 50 мм и менее),

а немодифицированной древесины Q5 = 13 м3 (длина 3000 мм, диаметр сучков 50 мм и менее).

Запасы пиломатериалов различных качественных групп:

V1 = 40 м3 (пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков 4500-5000 мм); V2 = 41 м3 (пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков 5001-5500 мм); V3 = 43 м3 (пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков 5501-6000 мм).

Для определения коэффициентов выхода заготовок используются методики, предложенные в главе 4.

Для решения задачи оптимизации нам также необходимы сведения о ценах на заготовки. Эти цены в значительной степени зависят от конкретных условий производства и спроса на заготовки. В работе при расчете были приняты ориентировочные цены на заготовки по состоянию на 2012 год.

Расчет коэффициентов целевой функции.

Для расчета прибыли на 1 м3 пиломатериалов Пik необходимо вычесть из ценностного выхода затраты, связанные с закупкой пиломатериалов – Зik, их модифицированием - Mik, а также затраты на производство заготовок на участке раскроя - Pik.

Пi = Цki – (Зik + Mik + Pik).

Ценностный выход заготовок k-ого вида Цki, из 1 м3 пиломатериалов i-ой группы определяется по формуле

Цki = Сk · Кki,


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 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.